De um reservatório que possui nivel de água na cota H , sai uma tubulaçâo de 250 mm de diâmetro. Depois de poucos metros, a tubulaçâo possui reduçăo para 125 mm que restitui o escoamento para atmosfera. Dada que a vazảo de saida monitorada foi de
. Determine: A altura
na barragem
Passo 1
Primeiro, vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos um reservatório com nível de água na cota
. A água sai por uma tubulação de 250 mm de diâmetro que, após alguns metros, diminui para 125 mm e então deságua na atmosfera. A vazão de saída medida é de
. Nosso objetivo é determinar a altura
na barragem.
Para resolver isso, vamos precisar entender dois conceitos principais da física dos fluidos: a equação da continuidade e a equação de Bernoulli. A equação da continuidade nos ajuda a relacionar as velocidades dos fluidos em diferentes seções da tubulação, e a equação de Bernoulli nos permite relacionar as alturas, velocidades e pressões ao longo do fluxo do fluido.
Passo 2
Vamos começar convertendo a vazão de saída para metros cúbicos por segundo, já que as unidades do Sistema Internacional são mais convenientes para nossos cálculos:
Passo 3
Agora, vamos calcular as áreas das duas seções da tubulação. A área
de um círculo é dada por:
Para a tubulação de 250 mm de diâmetro (
):
Para a tubulação de 125 mm de diâmetro (
):
Passo 4
Usando a equação da continuidade, que afirma que a vazão
é constante ao longo do fluxo, temos:
Sabemos
, então podemos encontrar as velocidades
e
:
Passo 5
Agora, aplicamos a equação de Bernoulli entre o ponto no reservatório e o ponto de saída na tubulação reduzida. A equação de Bernoulli, simplificada para este caso onde a pressão na saída é atmosférica e considerando que a velocidade no reservatório é praticamente zero, fica:
Onde
é a aceleração da gravidade (
).
Resposta
A altura
na barragem é aproximadamente 3,72 metros.
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De um reservatório que possui nivel de água na cota H , sai uma tubulaçâo de 250 mm de diâmetro. Depois de poucos metros, a tubulaçâo possui reduçăo para 125 mm que restitui o escoamento para atmosfera. Dada que a vazảo de saida monitorada foi de
. Determine: A potência bruta do jato na saida da tubulaçăo final.
Duas grandes chapas de aço a temperaturas de
e
estão separadas por uma barra de aço de
de comprimento e
de diâmetro. A haste é soldada em cada placa. 0 espaço entre as placas é preenchido com isolamento que também isola a circunferência da haste. Devido a uma diferença de tensão entre as placas, a corrente flui através da barra, dissipando a energia elétrica a uma taxa de 12 W . Determine a temperatura máxima na haste e a taxa de fluxo de calor em cada extremidade. V erifique os resultados comparando a taxa de fluxo de calor líquido nas duas extremidades com a taxa total de geração de calor.