Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 154
Um bloco retangular de massa , com faces verticais, rola sem resistência ao longo de um plano horizontal liso, conforme mostrado. O bloco viaja, inicialmente, à velocidade . Em , ele é atingido por um jato líquido e a sua velocidade começa a diminuir. Obtenha uma expressão algébrica para a aceleração do bloco para . Resolva a equação a fim de determinar o instante em que .
Passo 1
Considerações Iniciais:
- Escoamento em estado estacionário;
- Escoamento incompressível;
- Escoamento com velocidade constante (;
- Escoamento uniforme.
- Força de resistência desprezível.
Passo 2
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 e não a resistência, então, :
Não temos a variação das propriedades com o tempo, então:
Assim:
Passo 3
Para o fluxo de entrada, possuem uma inclinação de 180°, então .
;
;
.
A expressão de aceleração se dá:
Substituindo :
Passo 4
Rearranjando:
Sendo :
Integrando:
Isolando :
Esse é o tempo necessário para ser igual a zero.