Água, proveniente de um bocal estacionário, atinge uma pá fixa sobre um carrinho. O ângulo da pá é . O carrinho afasta-se do bocal com velocidade constante à medida que a pá recebe o jato de água com velocidade . O bocal tem uma área de saída de . Determine a força que deve ser aplicada sobre o carrinho de modo a manter a sua velocidade constante.

Pelas considerações feitas no Passo 1, utilizaremos a seguinte equação da quantidade de movimento:

Como estamos analisando um sistema , temos:

Não há forças de campo atuando no sistema, então :

Não temos a variação das propriedades com o tempo, então:

Assim:

Sendo que:

Então:

Para o eixo :

Para o fluxo de entrada, possuem uma inclinação de 180°, então .

Aqui, indica a velocidade relativa do fluxo de entrada, já , a velocidade relativa do fluxo de saída para as mesmas condições.

Onde:

;

.

Então:

Sendo:

;

;

;

;

.

Temos:

Para o eixo :

Para o fluxo de entrada, possuem uma inclinação de 180°, então .

Aqui, indica a velocidade relativa do fluxo de entrada, já , a velocidade relativa do fluxo de saída para as mesmas condições.

Onde:

;

.

Então:

Sendo:

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.

Temos: