Terceira lista de exerc cios v f tm 240 turma b segundo semestre 2011
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Terceira lista de exercícios V.f TM-240 (turma B) Segundo Semestre – 2011 PowerPoint PPT Presentation


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Terceira lista de exercícios V.f TM-240 (turma B) Segundo Semestre – 2011. Cap. 7 – Análise dimensional e semelhança.

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Terceira lista de exerc cios v f tm 240 turma b segundo semestre 2011

Terceira lista de exercíciosV.fTM-240 (turma B)Segundo Semestre – 2011


Cap 7 an lise dimensional e semelhan a

Cap. 7 – Análise dimensional e semelhança

1)Experiências mostram que a queda de pressão devido ao escoamento através de uma contração brusca em um duto circular pode ser expressa como Dp = f(r,m,V,D,d). Obtenha os parâmetros adimensionais resultantes.

2)A força de arrasto sobre um balão meteorológico com 3 m. de diâmetro, movendo-se no ar a 1,5 m/s, deve ser calculada partindo-se de dados de teste. O teste deverá ser realizado na água, usando-se um modelo de 50 mm de diâmetro. Sob condições de semelhança dinâmica, a força de arrasto sobre o modelo é medida igual a 3,78 N. Calcule a velocidade de teste do modelo e a força de arrasto esperada sobre o balão real.


Cap 8 escoamento viscoso incompress vel interno

Cap. 8 – Escoamento viscoso incompressível interno

3)Um mancal hidrostático deve suportar uma carga de 36 kN por metro de comprimento (perpendicular a figura abaixo). O mancal é preenchido com óleo SAE 30 a 60 ºC e 7 atm através da fenda central. Como o óleo é viscoso e a fresta é pequena, o escoamento pode ser considerado inteiramente desenvolvido.

Calcule (a) a largura W requerida para o mancal, (b) o gradiente de pressão resultante dp/dx e se a Q = 10-2 m3/s por m de comprimento, (c) a altura da folga do mancal h.


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4)Óleo de densidade igual a 0,89 e viscosidade dinâmica igual a 0,1 N.s/m2 escoa no tubo mostrado na figura abaixo. O diâmetro interno do tubo é igual a 23 mm e um manômetro diferencial em U com mercúrio (d=13,6) é utilizado para medir a queda de pressão no escoamento.

Qual é o máximo valor de h para que o escoamento de óleo ainda seja laminar ?


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5)A figura mostra que o perfil de velocidade laminar em um tubo é bastante diferente daquele encontrado nos escoamentos turbulentos. Para o escoamento turbulento, com Re = 104, o perfil de velocidade pode ser aproximado pelo perfil indicado na figura.

(a) Considere um escoamento laminar. Em que posição deve ser colocada a ponta de um tubo de Pitot para que fosse possível medir diretamente a velocidade média do escoamento ?

(b) Refaça o item anterior considerando que o escoamento é turbulento com Re= 104 .


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6)Quando a válvula mostrada na figura está fechada, a pressão no tubo é 400 kPa e a altura da superfície livre da água na câmara de equilíbrio, h, é igual a 0,4 m.

Determine o nível da água na câmara de equilíbrio admitindo que a válvula está totalmente aberta e que a pressão no ponto (1) permanece igual a 400 kPa. Considere que o fator de atrito é 0,02.


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7)Água a 20 oC escoa através de tubo de concreto, para drenagem, com 0,1 m de diâmetro interno, a uma vazão de 15 kg/s. Determine a queda de pressão para 100 m de tubo horizontal.

8)Em uma instalação de ar condicionado, é requerida uma vazão de 35 m3/min de ar nas condições padrão. Um duto quadrado fabricado em chapa fina de aço, lisa, com 0,3 m de lado, deve ser usado. Determine a queda de pressão para um trecho de duto com 30 m. horizontal.

9)Água deve escoar por gravidade de um reservatório para outro mais baixo, através de um tubo reto, inclinado. A vazão requerida é 7 lit/s e o diâmetro do tubo é 50 mm. sendo o comprimento total de 250 m. Cada reservatório está aberto para a atmosfera. Calcule (a) a diferença de nível requerida, DH, para manter esta vazão, e (b) a fração de DH devida às perdas localizadas.


Cap 9 escoamento incompress vel externo

Cap. 9 – Escoamento incompressível externo

10)Qual deve ser a velocidade do vento que sopra em torno de um galho de árvore com diâmetro igual a 6,35 mm para que os efeitos viscosos tenham importância no campo de escoamento (Re<1) (a) ? (b) Repita o problema para um fio de cabelo (D=0,102 mm) e (c) para uma chaminé com 1,83 m de diãmetro.

11)Uma placa plana lisa (comprimento l=6 m. e largura b=4 m.) é colocada em um escoamento de água que apresenta velocidade ao longe U= 0,5 m/s. Determine a espessura da camada limite e a tensão de cisalhamento na parede no ponto central e no bordo de fuga da placa .

12)A hélice com três pás de um helicóptero gira a 200 RPM. Se cada pá apresenta comprimento e largura iguais a 3,66 e 0,46 m. Calcule o torque necessário para vencer o atrito nas pás. Admita que as pás se comportam como placas planas.


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13)Uma camada limite atmosférica é formada quando o vento sopra sobre a superfície da Terra. Normalmente, estes perfis de velocidade podem ser aproximados pela lei de potência: u=ayn, onde as constantes a e n dependem da rugosidade do terreno.

A figura mostra que n=0,4 para áreas urbanas, n = 0,28 para zona rural ou de subúrbio e n=0,16 para grandes planícies. (a) Se a velocidade no convés de um barco (y=1,22m.) for igual a 6,1 m/s, determine a velocidade na ponta do mastro (y=9,14m). (b) Se a velocidade média no décimo andar de um edifício urbano é 4,5 m/s, qual será a velocidade média no sexto andar deste edifício ?


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14)Uma bolinha de ping-pong (diâmetro = 38 mm e peso = 0,0245 N) é solta no fundo de uma piscina. Qual é a velocidade de ascensão da bolinha na piscina, considerando que esta já tenha alcançado uma velocidade constante ?

15)A figura mostra uma semente de dente-de-leão. Admita que a massa média das sementes é 5x10-6 kg e que a velocidade terminal média delas em ar estagnado é 0,15 m/s. Nestas condições, determine o coeficiente de arrasto destas sementes.

16)A velocidade de vôo, U, altitude de cruzeiro, h , o peso , W , e a carga de asa (W/A = peso dividido pela área da asa) dos aviões tem evoluído ao longo do tempo. Utilize os dados apresentados na tabela para calcular os coeficientes de sustentação dos aviões considerados. (r = 1,23 ; 0,89 ; 0,77 e 0,47 )


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Respostas:

1)

2) VM = 5,96 [m/s] FP = 1,06 [N]

3) (a) W = 0,1 m , (b) dp/dx = -1,4 x 107 [N/m2.m] (c) h = 0,7 mm

4) h =0,23 [m]

5) (a) r = 0,707 R (b) r = 0,750 R

6) h = 0,246 m

7) Dp = 63,7 kPa

8) ) Dp = 44 Pa

9) DH = 52,7 [m] e pL = 1,8%

10) (a) V= 0,002 [m/s] (b) V= 0,148 [m/s] (c) V= 8,25 x 10-6 [m/s]

11) d = 0,067 [m] e 0,116 [m] , t = 0,43 [Pa] e 0,38 [Pa]

12) T = 45 [N.m]

13) a) u = 8,42 [m/s] b) u = 3,67 [m/s]]

14) U = 1,4 [m/s]

15) CD = 2,8

16) CL = 0,48 , 0,41 , 0,45 , 047


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