Um tubo de esgoto de
de diâmetro transporta
à altura (y) de
. Qual a energia específica?
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos um tubo de esgoto com diâmetro de
que transporta um fluxo de
a uma altura de
. O que precisamos encontrar é a energia específica desse fluxo. Para isso, vamos precisar usar conceitos de mecânica dos fluidos, especialmente o cálculo de energia específica que envolve a altura e a velocidade do fluxo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula da energia específica (
) em um fluxo de fluido, que é dada por:
Aqui:
-
é a altura ou a energia potencial. -
é a velocidade do fluido. -
é a aceleração da gravidade ( ).
Para usar essa fórmula, precisamos calcular a velocidade (
) do fluido no tubo.
Passo 3
Vamos calcular a velocidade do fluido usando a fórmula da vazão volumétrica (
):
Onde:
-
é a vazão ( ). -
é a área da seção transversal do tubo.
Primeiro, calculamos a área (
) do tubo circular:
Substituindo
:
Passo 4
Agora, vamos calcular a velocidade (
):
Passo 5
Com a velocidade calculada, vamos agora aplicar na fórmula da energia específica (
):
Substituindo
,
e
:
Resposta
A energia específica do fluxo é aproximadamente
.