Aula 5 - Exercícios de Sala

 1>  Água escoa com velocidade de 4 m/s através de um conduto fechado retangular de área de seção transversal de lados a = 10 cm e b = 300 mm. Calcule número de Reynolds para esse escoamento. Dados da água: ν =10−6 m2 /s.

2> Em mecânica dos fluidos, a camada limite é a camada de fluido nas imediações de uma superfície delimitadora, fazendo-se sentir os efeitos difusivos e a dissipação da energia mecânica.

Considere o escoamento de ar sobre uma placa plana. Sabendo que o ar possui uma temperatura de 20 °C e velocidade de 10 m/s, calcule o a distância xcr, em que ocorre a transição do regime laminar para o turbulento, conforme mostra a figura. (Dados do ar: ρ = 1,21 kg /m3  μ=1,81×10−5N⋅s/m2 )

3> A perda de carga representa uma conversão de energia mecânica em energia térmica, ou seja, uma energia potencial, cinética ou de pressão que é perdida ao longo do escoamento, devido ao efeito do atrito. Considere que água escoa com velocidade de 1 m/s através de um conduto circular de diâmetro 0,1 m. Qual o fator de atrito aproximado desse escoamento? O contudo pode ser considerado como liso.

Dados da água: ν =10−6 m2 / s.

Aula 5 - Escoamento Permanente de um Fluido Incompressível em Conduto Fechado

Iniciaremos nossa aula 5 terminando conceitos da aula passada. Potência e Equação Geral. Faremos exercício e logo após passaremos a discutir a aula 5.

Primeiramente classificaremos os Condutos. 

Logo depois passaremos a definir Raio e Diâmetro Hidráulico.

A partir de estabelecido os conceitos de raio e diâmetro falaremos sobre a Camada Limite.

Discutiremos então os conceitos de Rugosidade e Fator de Atrito.

Aplicaremos todos os conceitos discutidos em exercícios.

Aula 4 - Exercícios de Sala

1> A água está escoando com uma velocidade de 5,0 m/s através de uma tubulação com uma área de seção transversal de 4,0 cmˆ2. A água desce gradativamente 10 m enquanto a tubulação aumenta de área para 8 cmˆ2. (a) Qual a velocidade no nível mais baixo? (b) Se a pressão no nível mais elevado for de 1,5 x 10ˆ5 Pa, qual será a pressão no nível mais baixo?

2> Água escoa em regime permanente através do tubo de Venturi mostrado. Considere no trecho mostrado que as perdas são desprezíveis. A área da seção (1) é 20 cm² e a da seção (2) é 10 cm². Um manômetro de mercúrio (gama = 136 000 N/mˆ3) é instalado entre as seções (1) e (2) e indica o desnível mostrado. Determine a vazão de água que escoa pelo tubo (gama da água = 10 000 N/mˆ3).

Aula 4 - Equação de Energia e Laboratório

Em nossa 4ª aula falaremos de energia associada a um fluido. Faremos uma discussão a respeito da energia potencial (posição) e energia cinética (velocidade). Após essa discussão chegaremos em uma das equações mais importantes dos fluidos - Equação de Bernoulli.

Logo depois falaremos de potência e rendimento de uma máquina.

Pot (M) = gama . Q . H (M)

Rendimento = Pot (T) / Pot

Esse capítulo é uma grande discussão do princípio de conservação da energia mecânica.

Equação de Bernoulli - UNIVESP

Equação de Bernoulli - UNICAMP

Um pouco de História da Hidrodinâmica

Teremos Laboratório, o roteiro segue abaixo: 

Roteiro

Lembre-se de trazer Jaleco (Calça e sapato fechado)

Aula 4

Aula 3 - Questionário

 Após a aula 3 você deverá ser capaz de responder as seguintes questões?

1> Qual a diferença dos Métodos de Lagrange e Euler?

2> Exemplifique escoamento permanente e variado.

3> Para que serve o número de Reynolds?

4> Diferencie Escoamentos Laminar, de transição e turbulento.

Aula 3 - Exercícios de Sala

1> Uma âncora de ferro com massa específica igual a 7870 kg/mˆ3 parece 200 N mais leve na água do que no ar. (a) Qual o volume desta âncora? (b) Quanto ela pesa no ar?

2> Um bloco de madeira flutua em água doce com dois terços do seu volume submerso. Em óleo, o bloco flutua com 0,90 do seu volume submerso. Encontre a massa específica (a) da madeira e (b) do óleo.

3> Um gás escoa em regime permanente no trecho de tubulação da figura. Na seção (1), tem-se A1 = 20 cmˆ2, ro (1) = 4 kg/ mˆ3 e v(1) = 30 m/s. Na seção (2), A2 = 10 cmˆ2 e ro (2) = 12 kg/mˆ3. Qual a velocidade na seção (2)?

4> Um gás (gama = 5 N/mˆ3) escoa em regime permanente com uma vazão de 5 kg/s pela seção A de um conduto retangular de seção constante de 0,5 m por 1 m. Numa seção B, o peso específico do gás é 10 N/mˆ3. Qual será a velocidade média do escoamento nas seções A e B? (g = 10 m/sˆ2)

5> Uma torneira enche de água um tanque, cuja capacidade é de 6000 l, em 1h40min. Determinar a vazão em volume, massa e em peso em unidade do SI se ro (água) = 1000 kg/mˆ3 e g = 10 m/sˆ2.

6> Um propulsor a jato queima 1 kg/s de combustível quando o avião voa à velocidade de 200 m/s. Sendo dados ro (ar) = 1,2 kg/mˆ3, ro (gás) 0,5 kg/mˆ3 (na seção 2), A1 = 0,3 mˆ2 e A2 = 0,2 mˆ2, determinar a velocidade dos gases (vg) na seção de saída.

Aula 3 - Estática dos Fluidos

Em nossa 3ª aula terminaremos a Estática dos Fluidos. Falaremos do Princípio de Arquimedes:

Após isso começaremos o tema Cinemática dos Fluidos. Iniciaremos falando de escoamento laminar, de transição e turbulento.

Introduziremos o conceito do número de Reynolds:

Falaremos de Vazão e Velocidade média de escoamento:

E no final falaremos sobre a equação da Continuidade.

Curso da UNICAMP:

Experimento de Reynolds