Um tubo circular de 25 cm transporta
de água sob pressão de 200 Pa . O tubo está posicionado a uma elevação de
acima do nível do mar em Freeport, Texas. Qual é a carga de energia total medida com relação ao nível do mar. Considere o peso especifico de
.
R:
R:
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o problema está nos pedindo. Temos um tubo circular que transporta água a uma certa taxa de vazão, sob uma pressão específica, e está localizado a uma certa altura acima do nível do mar. Queremos encontrar a carga de energia total em relação ao nível do mar. Para resolver isso, vamos usar conceitos de hidráulica, especificamente a carga hidráulica total, que considera a elevação, a pressão e a velocidade da água.
Passo 2
Vamos começar calculando a área da seção transversal do tubo. O tubo é circular, então usamos a fórmula da área do círculo:
Onde:
-
é o raio do tubo.
Dado que o diâmetro do tubo é 25 cm (ou 0,25 m), o raio
é metade disso:
Então,
Passo 3
Agora, vamos calcular a velocidade da água no tubo utilizando a vazão
e a área
:
Onde:
Então,
Passo 4
Com a velocidade, podemos encontrar a cabeça de velocidade usando a fórmula:
Onde:
-
(aceleração da gravidade)
Então,
Passo 5
Em seguida, calculamos a cabeça de pressão:
Onde:
-
-
(peso específico da água)
Então,
Passo 6
Agora, somamos todas as componentes para encontrar a carga de energia total:
Onde:
-
(elevação)
Então,
Arredondando, temos:
Resposta
$ \mathrm{H} = 11,25 , m $