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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 51

Considere um avião com um motor a jato anexado à seção da cauda que expele gases de combustão a uma taxa de 18   k g / s com velocidade de V = 250   m / s com relação ao avião. Durante a aterrisagem, um reversor de empuxo (que serve como freio para o avião e facilita a aterrisagem em uma pista curta) é abaixado na trajetória do jato de exaustão, o qual deflete a exaustão traseira de 160 ° . Determine ( a ) o empuxo (força para a frente) que o motor produz antes da inserção do reversor de empuxo e ( b ) a força de frenagem produzida após o reversor de empuxo ser empregado.

Passo 1

Fala aí galera, vamos para mais uma questão de Mecânica dos Fluidos. Primeiramente, o empuxo exercido em um avião é simplesmente o fluxo de momento dos gases de combustão na direção reversa, temos:

E = m ˙ V = 18 k g s 250 m s 1   N 1 k g ∙ m s 2 E = 4500   N

Passo 2

Agora, tomamos o inversor de empuxo como o volume de controle, de modo que ele atravesse os fluxos de escape normalmente e as barras de conexão do avião, e a direção do avião como a direção positiva do eixo x . A equação do momento para o escoamento unidimensional constante na direção x reduz para:

∑ F → = ∑ s a í d a β m ˙ V → -   ∑ e n t r a d a β m ˙ V → F R x = m V cos ⁡ 20 ° - m - V ˙ F R x = 1 + cos ⁡ 20 ° m ˙ V i

Substituindo, a força da reação é determinada por:

F R x = 1 + cos ⁡ 20 ° 18 k g s 250 m s F R x = 8729   N

Logo, podemos concluir que a força de frenagem que atua no plano é oposta a F R x , portanto:

F f r e n a g e m = 8729   N

Resposta

E = 4500   N

F f r e n a g e m = 8729   N

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