Um jato de ar com 10 mm de diâmetro, atinge um disco vertical com 200 mm de diâmetro. A velocidade do jato é
na saida do bocal. Um manômetro é conectado ao centró do disco. Determine:
(b) a força exercida pelo jato sobre o disco;
(b) a força exercida pelo jato sobre o disco;
Passo 1
Vamos resolver um exercício de Física que envolve forças exercidas por um jato de ar. O enunciado nos diz que um jato de ar com diâmetro de 10 mm atinge um disco vertical de 200 mm de diâmetro, com velocidade de 50 m/s na saída do bocal. Precisamos descobrir a força que esse jato exerce sobre o disco. Para isso, vamos usar conceitos de dinâmica dos fluidos, especificamente o princípio da quantidade de movimento.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a área da seção transversal do jato de ar. A fórmula para a área de um círculo é:
onde
é o diâmetro.
Passo 3
Aplicando os valores:
Então,
Passo 4
Agora, vamos determinar a taxa de fluxo de massa do ar. Para isso, usamos a fórmula:
onde:
-
é a densidade do ar, -
é a área que calculamos, -
é a velocidade do jato.
Passo 5
Substituindo os valores:
Passo 6
A força exercida pelo jato sobre o disco pode ser encontrada usando a mudança na quantidade de movimento. A fórmula é:
Substituindo a taxa de fluxo de massa:
Resposta
A força exercida pelo jato sobre o disco é
newtons, onde
é a densidade do ar.
Exercícios relacionados
Água à
numa vazão de
entra em um tubo de
de diâmetro e 3 m de comprimento, mantido na temperatura uniforme de
, por vapor condensando na superfície externa do tubo. Determine:
a) o comprimento da região de entrada térmica;
b) o coeficiente de transferência de calor;
c) a temperatura de saída da água.
Dados:
a) o comprimento da região de entrada térmica;
b) o coeficiente de transferência de calor;
c) a temperatura de saída da água.
Dados:
Propriedades da água: |
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300 K | |
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Um campo de escoamento é representado pela função corrente
.
(b) Mostre se este campo é irrotacional.
(b) Mostre se este campo é irrotacional.
O nível da água
) em um tanque está 15 m acima do fundo do tanque. Uma mangueira é conectada ao fundo do tanque e o bico no final da mangueira é apontado para cima. A tampa do tanque é hermética e a pressão do ar acima da superficie da água é de 304 kPa manométrica. O sistema está ao nivel do mar, a pressão atmosférica é
e a aceleração da gravidade é
.
c) Determine a velocidade de saida do jato .
c) Determine a velocidade de saida do jato
Ar atmosférico a
flui com velocidade de
sobre a superfície de 3 m por 3 m de uma parede de aço a qual absorve um fluxo de energia solar na taxa de
e dissipa calor por convecção para o ar. Assumindo que a outra superfície da parede não perca calor, determine a temperatura média da parede em condições de equilíbrio.
Dados:
Propriedades do ar ( ):
Dados:
Propriedades do ar (