LISTA DE EXERCCIOS 2

Questo 1. O escoamento no tubo na figura abaixo enche um tanque de armazenagem cilndrico

conforme mostrado. No tempo t = 0, a profundidade da gua 30 cm. Calcule o tempo necessrio para

encher o restante do tanque.

Questo 2. O recipiente cilndrico da figura abaixo tem 20 cm de dimetro e uma contrao cnica no

fundo com um furo de sada de 3 cm de dimetro. O tanque contm gua limpa nas condies padro

ao nvel do mar. Se a superfcie estiver descendo a uma taxa aproximadamente constante de dh/dt =

0,072 m/s, calcule a velocidade mdia V para fora na sada inferior.

Questo 3. O tanque aberto da figura abaixo contm gua a 20 C e est sendo enchido atravs da

seo 1. Considere o escoamento incompressvel. Primeiro, deduza uma expresso analtica para a taxa

de variao do nvel da gua, dh/dt, em termos de vazes (Q1, Q2, Q3) e do dimetro do tanque d,

arbitrrios. Em seguida, se o nvel h da gua for constante, determine a velocidade de na sada, V2,

para os dados V1 = 3 m/s e Q3 = 0,01 m3/s.

Questo 4. leo (d = 0,89) entra na seo 1 da figura abaixo com uma vazo em peso de 250 N/h para

lubrificar um mancal de escora. O escoamento permanente de leo sai radialmente atravs da folga

estreita entre as placas de escora. Calcule (a) a vazo volumtrica na sada em mL/s e (b) a velocidade

mdia na sada em cm/s.

Questo 5. gua de uma drenagem pluvial escoa para uma sada sobre um leito poroso que absorve a

gua a uma velocidade vertical uniforme de 8 mm/s, como mostra a figura abaixo. O sistema tem 5 m

de largura normal ao papel. Encontre o comprimento L do leito que absorver completamente a gua da

chuva.

Questo 6. H um escoamento permanente isotrmico a 20 C pelo dispositivo da figura abaixo. Os

efeitos de trocas de calor, gravidade e temperatura so desprezveis. Os dados conhecidos so D1 = 9

cm, Q1 = 220 m3/h, p1 = 150 kPa, D2 = 7 cm, Q2 = 100 m

3/h, p2 = 225 kPa, D3 = 4 cm e p3 = 265 kPa.

Calcule a taxa de trabalho de eixo realizado por esse dispositivo e sua direo.

Questo 7. Quando a bomba da figura abaixo bombeia 220 m3/h de gua a 20 C do reservatrio, a

perda de carga total por atrito de 5 m. O escoamento descarrega atravs de um bocal para atmosfera.

Calcule a potncia da bomba em kW entregue para a gua.

Questo 8. O sistema bomba-turbina da figura abaixo retira gua do reservatrio superior durante o dia

para produzir energia eltrica para uma cidade. noite, o sistema bombeia gua do reservatrio

inferior para o superior para restaurar a situao. Para uma vazo de projeto de 56,8 m3/min a perda de

carga por atrito de 5,2 m. Calcule a potncia em kW (a)extrada pela turbina e (b) entregue pela

bomba.

Questo 9. O tubo longo da figura abaixo est cheio de gua a 20 C. Quando a vlvula A est fechada,

p1 - p2 = 75 KPa. Quando a vlvula aberta e a gua escoa a 500 m3/h, p1 - p2 = 160 kPa. Qual a

perda por atrito entre 1 e 2, em m, para a condio de escoamento?

Questo 10. gua a 20 C bombeada a 5.678 l/min de um reservatrio inferior para um superior,

como na figura abaixo. As perdas por atrito no tubo so aproximadas hp = 27 V2/(2g), em que V a

velocidade mdia do tubo. Se a bomba tem 75 % de eficincia, qual a potncia em HP necessria para

acion-la?

Questo 11. Um jato de alcool atinge a placa vertical da figura abaixo. Uma fora F = 425 N

necessria para manter a placa estacionria. Considerando que no h perdas no bocal, calcule (a) o

fluxo de massa de lcool e (b) a presso absoluta na seo 1.

Questo 12. Considere o tanque de armazenagem da figura abaixo. Use a equao de Bernoulli para

deduzir um frmula para a distncia X em que o jato livre, saindo horizontal, ir atingir o piso, em

funo de h e H. Para qual razo h/H a distncia X ser mxima?

Questo 13. gua a 20 C, no tanque pressurizado da figura abaixo, escapa e cria um jato vertical

conforme mostra a figura. Considerando escoamento permanente sem atrito, determine a altura H que

atingida pela jato.

Questo 14. Na figura abaixo, o jato aberto de gua a 20 C sai de um bocal para o ar ao nvel do mar e

atinge um tubo de estagnao, como mostra a figura. Se a presso na linha de centro na seo 1 110

kPa e as perdas so desprezveis, calcule (a) o fluxo de massa em kg/s e (b) altura H do fluido no tubo

de estagnao.

Questo 15. Na figura abaixo, o fluido gasolina a 20 C com uma vazo em peso de 120 N/s.

Desprezando as perdas, calcule a presso manomtrica na seo 1.

Questo 16. Na figura abaixo, ambos os fluidos esto a 20 C. Se V1 = 0,52 m/s e as perdas so

desprezadas, qual deve ser a leitura do manmetro, h, em cm?

Questo 17. Um tubo pitot inserido em um escoamento do ar (na condio-padro) para medir a

velocidade do escoamento. O tubo inserido apontando para montante dentro do escoamento, de modo

que a presso captada pela sonda a presso de estagnao, figura abaixo. A presso esttica medida

no mesmo local do escoamento com uma tomada de presso na parede. Se a diferena de presso de

30 mm de mercrio, determine a velocidade do escoamento.

Questo 18. Ar escoa em regime permanente e com baixa velocidade atravs de um bocal horizontal

que o descarrega para a atmosfera, figura abaixo. Na entrada do bocal, a rea 0,1 m2

e, na sada, 0,02

m2 . Determine a presso manomtrica necessria na entrada do bocal para produzir uma velocidade de

sada de 50 m/s.

Questo 19. gua escoa sobre uma comporta, num leito horizontal na entrada de um canal. A

montante da comporta, a profundidade da gua 1,5 ft, e a velocidade desprezvel. Na seo

contrada a jusante da comporta a profundidade 2 in, figura abaixo. Determine a velocidade do

escoamento a jusante da comporta e a vazo em ps cbicos por segundo por p de largura.

Questo 20. O lquido na figura abaixo querosene a 20 C. Calcule a vazo volumtrica do tanque

desprezando as perdas.

Dados para resoluo dos exerccios:

Fluido Peso especfico a 20 C (N/m3) Massa especfica (kg/m

3) 20 C

Ar 11,8 1,20

leo SAE 30 8.720 891

gua 9790 998

gua do mar 10.050 1025

Glicerina 12.360 1.260

Mercrio 133.100 13.550

Gasolina 720 680

Alcool 7.733 789