Questões de Concurso sobre Hidrodinâmica

Um tanque cilíndrico contém 2 m³ de um óleo de massa específica $\rho$ = 800 kg/m³ , de forma que o volume de óleo dentro do tanque tenha a profundidade h = 1 m. Um outro tanque, que tem o formato de um tronco de cone com a base inferior maior que a superior, contém 1,4 m³ do mesmo óleo, com a mesma profundidade h = 1 m. Os dois tanques estão abertos e possuem bases circulares idênticas, de área igual a 2 m² , como ilustrado na Figura abaixo.

As pressões manométricas atuantes sobre as bases circulares, no interior dos tanques cilíndrico e tronco-cônico, são, respectivamente, em pascais,

Dado

Aceleração da gravidade: g=10 m/s²

O fator de atrito, $f$, é utilizado para quantificar a perda de carga em um escoamento plenamente desenvolvido. Esse fator pode ser determinado por correlações empíricas ou através do diagrama de Moody. Dependendo do tipo de regime em que o escoamento se encontra, o fator de atrito pode ser função de mais de um parâmetro adimensional.

Assim sendo, para regime

A figura a seguir apresenta, esquematicamente, dois dutos de aço carbono com seção transversal circular de diâmetro D, que conduzem água fria.

A velocidade do fluido na tubulação 1 é igual a v, enquanto na tubulação 2 vale 2v.

Considerando a lei de Darcy, a razão entre a perda de carga total na tubulação 1 e na tubulação 2, é de

Em um tubo cilíndrico horizontal de raio R, tem-se uma perda de carga por unidade de comprimento $\Delta$ p/L, onde $\Delta$ p é a variação da pressão nas extremidades do tubo, e L é o comprimento do tubo.

Se a viscosidade do fluido em movimento é $\mu$ , em Pa.s, no regime estacionário de Poiseuille, então, a velocidade no centro do tubo é dada por

Duas esferas homogêneas A e B, unidas por um fio ideal na posição vertical, encontram-se em equilíbrio estático completamente imersas em um líquido homogêneo em repouso de densidade 1 kg/dm³, contido em um recipiente apoiado na superfície da Terra, conforme desenho abaixo. As esferas A e B possuem, respectivamente, as massas m_A=1 kg e m_B=5 kg.

Sabendo que a densidade da esfera B é de 2,5 kg/dm³, o volume da esfera A é de

Dado: considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s².

Desenho Ilustrativo Fora de Escala

Robson percebe a existência de mais destroços do avião embaixo da água, não muito longe da beira. Para poder ficar mais tempo no fundo, vasculhando os destroços, ele planeja construir uma balsa de madeira sobre a qual colocará um grande saco plástico, cheio de ar, conectado a uma mangueira que o ajudará a respirar embaixo da água. Para poder sugar o ar através da mangueira, enquanto está embaixo da água a uma profundidade h = 3 m, o ar dentro da sacola precisará estar pressurizado. Assim, Robson planeja colocar sobre o saco plástico uma pedra de massa M e com forma de prisma reto cuja base fica apoiada sobre o saco plástico e tem área A = 1 m².

Considerando que a densidade da água é de aproximadamente 1000 kg/m³ e a aceleração da gravidade é de aproximadamente 10 m/s², Robson calcula, corretamente, que a massa da pedra deverá ser, no mínimo,

Na figura acima, o Helicóptero SH-16 (Seahawk) é uma poderosa arma de guerra antissubmarina da Marinha do Brasil (MB) capaz de detectar, com o seu sonar de imersão, submarinos que estejam ocultos em profundidades que não ultrapassem os 500 metros. A MB, ao tomar conhecimento da existência de um submarino inimigo em águas jurisdicionais brasileiras envia um desses helicópteros do Primeiro Esquadrão de Helicópteros Anti-Submarino a fim de tentar detectá-lo. Considere o helicóptero sobre a superfície da água e na mesma vertical do submarino, que se encontra submerso tentando ocultar-se a uma profundidade tal que não haja risco algum a sua estrutura em virtude da pressão externa. Sendo assim, marque a opção que fornece a profundidade máxima a que poderá estar o submarino antes que comece a colapsar (implodir) e informe se o helicóptero terá chance ou não em detectá-lo.

Dados: Patmostérica = 1 atm = 1 x 10⁵ N/m² ; g = 1 O m/s² ; d_água = 10³ kg/m³ ; pressão máxima suportada pelo submarino = 2,6 x 10⁶ N/m² .

Na indústria petrolífera, o estudo de reologia é fundamental para projetar tubulações de modo a proporcionar o transporte adequado de fluidos. Relacione as informações importantes com as corretas definições.

I - Número de Deborah

II - Viscoelasticidade linear

III - Fluido dilatante

IV - Fluido de Bingham

P – Apresenta uma relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação, necessitando de uma tensão crítica para começar a escoar.

Q – Representa uma condição característica de um fluido em escoamento, em que a sua viscosidade não varia com a taxa de deformação imposta.

R – Tem como característica o fato de que, ao se aumentar a taxa de cisalhamento de um fluido em escoamento, a sua viscosidade aumenta.

S – Representa a razão entre o tempo de relaxação característico de um material e o tempo em que esse material é deformado por uma força cisalhante aplicada sobre ele.

T – Condição em que os arranjos moleculares de um fluido não se afastam do equilíbrio, quando uma pequena deformação é aplicada a esse fluido, permitindo que haja uma relação linear entre a tensão e a deformação.

As associações corretas são:

Um grande tanque de água, aberto no topo, tem dois orifícios que vertem o jato d’água, verticalmente, para cima. O primeiro orifício (A) está a uma distância h abaixo da superfície da água e outro orifício (B) está a uma distância 4h abaixo. Tomando como referências as posições dos respectivos orifícios, verifica-se que

A Figura abaixo ilustra um bloco de arestas iguais imerso em um determinado líquido nas profundidades H₁ e H₂.

Sendo B₁ e B₂ as intensidades das forças de empuxo que o líquido exerce sobre o bloco, respectivamente, nas profundidades H₁ e H₂, e H₂ = 2.H₁, a razão B₂/B₁ é igual a

A figura a seguir ilustra, esquematicamente, uma instalação hidráulica para elevar água da posição 1 para a posição 2.

A altura manométrica total da bomba é de

Devido à tensão superficial do líquido de densidade $\rho$, o líquido sobe dentro dos tubos 1 e 2, como mostrado na Figura.

Se $\frac{h_2}{{}^{h_1}}$=3, o valor da razão $\frac{R_2}{R_1}$ é

Um tubo horizontal tem diferentes diâmetros, como representado na Figura abaixo, sendo que no ponto 1 o diâmetro do tubo é de 20mm e no ponto 2 o diâmetro é de 40mm. Sabe-se que a velocidade do líquido em escoamento neste sistema (água com densidade de 1000 kg/m³) no ponto 1 é de 5 m/s e a pressão nesse ponto é de 140 kPa.

Com base nessas informações e considerando-se que o líquido em questão seja incompressível e tenha viscosidade desprezível, afirma-se que a pressão e a velocidade do líquido no ponto 2 valem, aproximada e, respectivamente,

Quando uma torneira é esquecida semiaberta, o filete de água que sai da torneira fica progressivamente mais fino durante a queda. Essa variação da seção reta horizontal é característica de todos os jatos de água laminares (não turbulentos) descendentes. Considerando a situação na qual as áreas de duas seções retas de um filete de água, separadas por uma distância vertical de 7,5mm, valem 1,00cm² e 0,25cm² , e que o arrasto com o ar seja desprezível, podemos afirmar que o volume de água desperdiçado em uma hora vale:

Moléculas de água dispersas no ar são adsorvidas em uma superfície sólida, atomicamente lisa, formando pequenas gotículas de água. Nesse sistema, o trabalho de adesão entre a superfície e a água é W₀ , e a energia da interface água vapor é 2W₀ /3.

Nesse caso, o cosseno do ângulo de contato formado pelas gotas de água com a superfície é

No sistema mostrado na Figura abaixo, o coeficiente de atrito μ entre a superfície e o bloco de massa m = 500 g é igual a 0,75; a constante de rigidez da mola linear é igual a 16 kN/m; e a área do pistão do atuador é igual a 3 cm².

Quando a pressão p é nula, a mola está indeformada.

Quando a pressão p aplicada no pistão do atuador é igual a 82,5 kPa, e a mola apresenta uma deflexão igual a 1 mm, a aceleração, em m/s², do bloco de massa m é igual a

Dado

g = 10 m/s²

Considerando-se uma classificação pela forma como a energia é cedida ao fluido, que bomba é considerada como volumétrica ou de deslocamento positivo?

Um balão, completamente cheio de ar, encontra-se em equilíbrio, preso no fundo de um tanque com óleo, por meio de uma corda ideal de densidade desprezível, como mostra a Figura a seguir.

A força de tração na corda, em kN, vale, aproximadamente,