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;

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:
Propriedades da água: 300 K
Um campo de escoamento é representado pela função corrente .
(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 .
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 ( ):