Física Termodinâmica e Ondas – Young e Freedman – 12 edição – Capítulo 14 – Exercício 39.
(Cap 14 - Ex 39) Um tanque selado que contém água do mar até uma altura igual a 11,0m também contem ar acima da água a uma pressão manométrica igual a 3,0atm. A água escoa para fora através de um pequeno orifício na base do tanque. Calcule a velocidade de efluxo da água.
Passo 1
E aí galera, vamos entender melhor a situação esboçando-a e escolhendo dois pontos:
O teorema de Bernoulli afirma que, a pressão mais a energia mecânica total por unidade de volume é a mesma em todos os lugares
Onde,
é a pressão na altura,
é a pressão no fundo
é a densidade da água
é a altura máxima
é a velocidade da água no fundo
é a velocidade da água na altura
é a aceleração da gravidade.
Aplicando a equação de Bernoulli com os pontos 1 e 2 escolhidos como mostrado.
Seja no fundo do tanque, então e .
A variável de destino é .
Passo 2
Portanto, como explicamos no passo anterior, temos
Isso implica que
Mas a área da seção transversal do tanque é muito maior que a seção transversal
área do furo , então e o termo pode ser negligenciado.
Passo 3
Isso nos dá que:
Usando e resolvendo para