Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Brunetti - Mecânica dos Fluidos - Ed: 2º - Capítulo 5.Exercício - Ex. 13
Dado o esquema da figura, sabendo que a seção do jato tem uma área de 520 cm² e que a área do pistão é 20 cm², determinar a vazão no bocal. Dados: ; . Observação: o sistema está em equilíbrio.
Passo 1
Vamos começar o exercício calculando a pressão exercida no pistão com a ajuda do manômetro da figura, então, temos:
Agora, vamos encontrar a força exercida no pistão, através da fórmula da pressão, dada por:
Passo 2
Agora vamos aplicar a equação para a força exercida pelo fluido sobre o anteparo, dada por:
Vamos aplicar a equação na direção :
No entanto, sabemos que as velocidades nos pontos 1 e 2 são iguais, já que a vazão é constante e o diâmetro do jato não se altera. E sabemos também que podemos escrever a vazão mássica como:
Então, substituindo essa expressão na equação para a força, temos:
Passo 3
Como o enunciado nos disse que o sistema está em equilíbrio, então sabemos que a força exercida pelo fluido é a mesma força exercida pelo pistão, então temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora podemos finalmente encontrar o valor da vazão volumétrica do sistema: