Calcule a força requerida para manter o tampão fixo na saída do tubo de água. A vazão é
e a pressão a montante é
. Desconsidere a atuação da força de campo.
Passo 1
Vamos calcular a força que precisa ser aplicada para manter um tampão fixo na saída de um tubo de água. Temos que a vazão da água é de
e a pressão antes do tampão é de
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de mecânica dos fluidos, especialmente relacionados à pressão e força.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a relação entre força, pressão e área. A força (
) exercida por um fluido pode ser calculada pela fórmula:
onde:
-
é a força, -
é a pressão, -
é a área sobre a qual a pressão atua.
Passo 3
No entanto, não temos a área diretamente. Para encontrar a área, precisamos relacionar a vazão (
) com a velocidade (
) do fluido. A vazão é dada por:
Passo 4
Rearranjando essa equação para encontrar a área (
):
Passo 5
Agora, precisamos encontrar a velocidade do fluido (
). Podemos usar uma forma simplificada da equação de Bernoulli, que relaciona a pressão com a velocidade:
onde:
-
é a densidade da água (aproximadamente ).
Passo 6
Resolvendo para
:
Passo 7
Substituindo os valores conhecidos:
Passo 8
Agora, calculamos a área (
):
Passo 9
Finalmente, calculamos a força (
):
Resposta
A força necessária para manter o tampão fixo na saída do tubo de água é aproximadamente
.
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Se a tensão máxima que as cordas suportam é de 450 N , determine a maior força de sustentação que o balão pode ter.
(Hb. 3-49)
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. Utilizar a teoria de trabalho e energia.
Qual dos seguintes grupos adimensionais é frequentemente utilizado para descrever a relação entre forças inerciais e forças viscosas em escoamentos de fluidos?
(a) Número de Reynolds.
b) Número de Mach.
c) Número de Prandtl.
d) Número de Froude.
(a) Número de Reynolds.
b) Número de Mach.
c) Número de Prandtl.
d) Número de Froude.
Por que a equação da quantidade de movimento deve ser integrada sobre o volume de controle em vez de ser considerada apenas em um ponto específico no escoamento?
a) Para obter uma descrição precisa das forças viscosas.
b) Para considerar a distribuição espacial das forças que atuam no escoamento.
c) Apenas a integração da equação garante a conservação da massa.
d) A formulação diferencial é mais simples de resolver numericamente.
a) Para obter uma descrição precisa das forças viscosas.
b) Para considerar a distribuição espacial das forças que atuam no escoamento.
c) Apenas a integração da equação garante a conservação da massa.
d) A formulação diferencial é mais simples de resolver numericamente.