Primeira lista de exercciosMecnica dos Fluidos TM-240 (turma B)Prof. Marcos C. Campos

Cap. 2 Conceitos fundamentais1)O espao anular formado entre dois cilindros concntricos, com comprimento igual a 0,15 m, est preenchido com glicerina.

Os dimetros dos cilindros interno e externo so iguais a 152,4 e 157,5 mm. Determine o torque e a potncia necessria para manter o cilindro interno girando a 180 RPM.

Admita que o cilindro externo imvel e que a distribuio de velocidade no escoamento de glicerina linear.

2)A figura mostra um recipiente composto por duas cascas hemisfricas aparafusadas e que suportado por um cabo.

O conjunto mostrado pesa 1780 N e est cheio com mercrio. O topo do recipiente ventilado.

Se os oito parafusos de fixao esto montados simetricamente ao longo da circunferncia, qual a fora vertical que atua em cada um dos parafusos ?

Cap. 3 Esttica dos fluidos3)Os manmetros do tipo Bourdon so muito utilizados nas medies de presso.

O manmetro conecta-do ao tanque mostrado na figura indica que a presso igual a 34,5 kPa.

Determine a presso absoluta no ar contido no tanque sabendo que a presso atmosfrica local 101,3 kPa.

4)A figura mostra um manmetro de coluna conectado a um tanque pressurizado.

Sabendo que a presso do ar contido no tanque 13,8 kPa, determine a leitura diferencial h, no manmetro.

5)A figura mostra um cilindro, com dimetro igual a 0,1 m, que contm ar e gua. A placa inferior no est presa ao cilindro e apresenta massa desprezvel.

A fora necessria para separar a placa do cilindro foi medida e igual a 20 N. Nestas condies, determine a presso no ar contido no cilindro.

6)A figura mostra uma comporta rgida (OAB), articulada em O, e que repousa sobre um suporte (B).

Qual o mdulo da mnima fora horizontal P necessria para manter a comporta fechada ?

Admita que a largura da comporta igual a 3 m e despreze tanto o peso da comporta quanto o atrito na articulao.

Observe que a superfcie externa da comporta est exposta a atmosfera.

7)A estrutura em L mostrada na figura apresenta largura de 1,22 m e pode girar livremente em torno da articulao O indicada.

A poro horizontal da estrutura cobre um tubo utilizado para drenar o tanque. O dimetro deste tubo 0,31 m. e, na condio mostrada na figura, est ocupado com ar atmosfrico.Sabendo que a massa da estrutura desprezvel, determine a altura mnima da superfcie livre da gua, h, para que a gua escoe pelo dreno.

8)A barra de madeira homognea da figura possui seo transversal de 0,15 por 0,35 m. Determine o peso especfico da madeira e a tenso no cabo mostrado.9)O densmetro mostrado na figura possui massa igual a 45 g e a seo transversal da haste igual a 290 mm2. Determine a distncia entre as graduaes na haste referentes as densidades 1,0 e 0,9.

10)A figura mostra o esboo de uma comporta (3m. de largura e 1,5 m. de altura) que pesa 890 N e est articulada no ponto A.

A comporta mantida na posio mostrada atravs de uma barra. Calcule a fora na barra para sustentar a comporta na posio.

Cap. 4 Equaes na forma integral11)A figura mostra o esboo de ejetor lquido-lquido. A rea da seo transversal do jato dgua igual a 0,01 m2 e a velocidade mdia do jato 30 m/s. Este jato provoca o arrastamento de gua que, inicialmente, escoa pela seo anular do tubo.

A rea da seo transversal do tubo igual a 0,075 m2. Determine a vazo de gua que arrastada pelo jato sabendo que a velocidade do escoamento no tubo uniforme e igual a 6 m/s a jusante do ponto de descarga do jato. (Conservao da massa e conservao da quantidade de movimento linear)

12)A figura mostra a confluncia de dois rios. Os perfis de velocidade nos dois rios a montante da confluncia so uniformes e o perfil de velocidade na seo a jusante da confluncia no uniforme. Sabendo que a profundidade do rio formado uniforme e igual a 1,83 m, determine o valor de V.

13)O compressor da figura alimentado com 0,283 m3/s de ar na condio padro. O ar descarregado do tanque atravs de uma tubulao que possui dimetro igual a 30,5 mm.

A velocidade e a massa especfica do ar que escoa no tubo de descarga so iguais a 213 m/s e 1,8 kg/m3 .

a) Determine a taxa de variao da massa de ar contido no tanque em kg/s. b) Determine a taxa mdia de variao da massa especfica do ar contido no tanque.

14)Um jato d gua, com dimetro igual a 10 mm, incide sobre um bloco que pesa 6 N no modo indicado na figura.

A espessura, largura e altura do bloco so, respectivamente, 15, 200 e 100 mm. Determine a vazo de gua do jato necessria para tombar o bloco.

15)O bocal curvo mostrado na figura est instalado em um tubo vertical e descarrega gua na atmosfera. Quando a vazo igual a 0,1 m3/s a presso relativa na flange 40 kPa.

Determine a componente vertical da fora necessria para imobilizar o bocal. O peso do bocal 200 N e o volume interno do bocal 0,012 m3. O sentido da fora vertical para cima ou para baixo?

16)A propulso dos jet ski realizada por um jato d gua descarregado em alta velocidade.

Considere as condies operacionais indicadas na figura e admita que os escoamentos nas sees de alimentao e descarga do jet ski se comportem como jatos livres.

Determine a vazo de gua bombeada para que o empuxo no jet ski seja igual a 1.335 N.

Respostas:1) PAT = -23,8 [W]2) FP = 6.780 [N]3) pAR = 132.811 [Pa]4) h = 0,095 [m]5) pAR = - 4.506 [Pa]6) P = 436 [kN]7) hmn = 0,58 [m]8) gmad = 6.272 [N/m3] F = 823,2 [N]9) Dx = 17,2 [mm]10) F = 9,7 [kN]11) Q = 0,15 [m3/s]12) V = 1,1 [m/s]13) dm/dt = 0,085 [kg/s] dr/dt = 0,15 [kg/m3/s]14) Qmn = 2,65 x 10-4 [m3/s] = 0,265 [l/s]15) F = 482 [N] (para cima)16) Q = 0,11 [m3/s]