HIP 01 107 – Mecânica de Fluidos e Hidráulica II Instituto de Pesquisas Hidráulicas – UFRGS Profa.Edith Beatriz Camaño Schettini Lista de Exercícios : Dinâmica dos Fluidos 1- A redução horizontal da figura P1 tem D1 = 8 in, e D2 = 4 in. A pressão na entrada é p1 = 50 lbf/in2 (abs.) e a velocidade de saída é V2 = 72 ft/s. Calcule a força realizada pelos dois parafusos para reter a redução. Assuma escoamento permanente. Resposta: 4970 N. 2- Agua escoa sob a comporta instalada em um canal aberto, como indicado na fig. P2. Nas seções (1) e (2) o escoamento é uniforme e incompressível, e se verifica distribuição hidrostática das pressões (porque as linhas de corrente são essencialmente retas). Determinar a magnitude e o sentido da força exercida pelo escoamento sobre a comporta, por unidade de largura (b). Considere h1 = 1,5 m, h2 = 0,2 m e V1 = 0,75 m/s. Resposta: Rx/b = 9,47 kN/m. 3- Um jato de água de seção circular (D1 = 10 cm) incide sobre uma comporta quadrada de 1,2 m de lado e que forma um ângulo de 30º com a horizontal. A velocidade de incidência do jato é de 20 m/s, e incide no centro de gravidade da comporta. Desprezando o atrito, que força deverá ser aplicada no extremo oposto ao ponto de rotação A para manter a comporta em equilíbrio. Resposta: 784 N. 4- Um jato de água incide sobre um cone circular (fig. P4). Qual deve ser o peso do cone para que o mesmo se mantenha em equilíbrio? Despreze as forças devidas ao atrito. Resposta: 4970 N. Dados: VA = 9,14 m/s; DA = 0,15 m. 5- Agua escoa desde um reservatório muito grande através de um tubo de 2 in de diâmetro (fig. P5). O fluido manométrico do manômetro em U aberto é mercúrio (dHg = 13,56). Determinar a velocidade no tubo e a vazão que sai do reservatório. Dados: ρágua = 1,94 slug/ft3; g = 32,2 m/s. Resposta: V2 = 6,57 m/s ; Q = 13,32 l/s. Se a força horizontal que se exerce sobre a placa é de 893 N. As propriedades nas três seções por onde o fluido escoa são : Dados Seção 1 Seção 2 Seção 3 3 51. que não é uma substância pura nem um gás perfeito.5 Nm/s.3×10 9.Quando a velocidade no conduto menor da fig. Calcule V3 e p3. 7.5 V2/2g. É adicionado calor desde uma fonte externa ao gás.70 kW.5 Resposta : dQ/dt = 20.20 m . 8. Resposta: 29.621 slug/s.3 200 ? 2 Saida 0 ? 0.538 103.00118 0. a uma taxa de 4076.307 ρ (kg/m ) 2 -3 -3 0. η = 1.lb/s > 0.Desde um reservatório flui água por um tubo e ao sair é desviado por uma placa a 90°.076 77. p2 = 35802 Pa. D2 = 0.Um gás. As perdas de energia estão dadas por 0. Resposta: p3 = 144105 Pa . flui através de um trocador de calor. Nenhum trabalho é realizado pelo gás.15 m . Resposta: p1 = 19932 Pa.34 12. O trabalho de eixo é realizado por uma turbina de potência P = 500 hp. desprezando as perdas de carga. Dados prelativa (psi) T (°F) ρ (slug/ft3) A (ft2) Entrada 15. A vazão mássica de ar que circula através da turbina é de 0. calcule as pressões nas seções (1) e (2). Dados: D1 = 0.Dinâmica dos Fluidos 2 6.0186 9.19 ? V (m/s) 103425 137900 ? pabsoluta (Pa) A energia interna pode ser considerada constante. P8. qual é a potência que desenvolve a turbina se seu rendimento é de 90% ? Desenhe aproximadamente a linha de energia.Calcule a taxa de tranferência de calor (dQ/dt) que o aquecedor fornece ao sistema da fig. 9.3×10 A (m ) 21. P6 for de 2 m/s e a potência fornecida pela bomba B ao escoamento de água for de 2 kW.4×105 ft. 15. Dados : dHg = 13. A área da seção trans-versal do jato no ponto em que ele deixa o tanque (x = 0).Se a tensão de vapor da água é igual a 32. Determinar a variação de pressão na tubulação e a pérdida de carga.No Venturi mostrado na figura P10. tensão superficial.8 cm.351 kW.15 m3/s. Indique o valor desta vazão. Resposta: p1 . A tensão de cisalhamento devida à viscosidade é igual a 29.p2 = 261. Desprezando efeitos de atrito.65 kgf /cm2 . P13).34 kPa. e esta é mantida constante por reposição contínua de água. b) VC = 30.Dinâmica dos Fluidos 3 10. Determine a potência da bomba necessária para manter o escoamento. etc. qual a velocidade relativa nesse ponto? Resposta: a) 5. Resposta : A(x) = [h/(h+x)] 1/2 14.Um tanque tem um orifício no fundo por onde sai água. desprezando as perdas entre A e B. .No tubo da figura P14 existe uma vazão de 120 l/s. 13. Q = 0. Dados : γágua = 9580 N/m3. 11. Resposta : P = 20. 12.. até B (zB = 36 m). Determinar a vazão de água através do Venturi.70 kgf /cm2 (manométrica). é de 0.92 N/m2.57. P15). ache uma expressão para a área A do jato em função de x.172 m3/s. A altura de água no tanque é h.4 kN/m2. à mesma profundidade que a ojiva. HL = 14. calcule a elevação da extremidade B para que ocorra a vazão máxima neste sifão (fig.64 m.8 m . é A0 (fig. A seção transversal do tanque é muito maior do que a do orifício (At >> A0). Resposta : zB = 26. Resposta: Q = 0.Uma tuberia de 15 cm de diâmetro e 180 m de comprimento transporta água desde A (zA = 24 m).a) Qual é a pressão na ojiva de um torpedo que se movimenta em água salgada a 30 m/s e a uma profundidade de 9 m ? b) Se a pressão em um ponto lateral C do torpedo.7 m/s. a leitura no manômetro diferencial de mercúrio é 35.