Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 50
A figura abaixo mostra um tripé segurando um bocal que direciona uma corrente de água com de diâmtro de uma mangueira. A massa do bocal é de quando está cheio com água. O tripé é classificado para fornecer de força de sustentação. Um bombeiro está em pé a atrás do bocal. Você foi contratado para reconstituir o acidente e, após testar o tripé, determinou que à medida que a taxa de escoamento da água aumentou, ele caiu a . Em seu relatório final você deve declarar que a velocidade da água e a taxa de escoamento sejam consistentes com a falha e a velocidade do bocal quando ele atingiu o bombeiro.
Passo 1
Fala aí galera, vamos para mais uma questão de Mecânica dos Fluidos.
Primeiramente, temos que a equação do momento para o escoamento constante é dada por:
Passo 2
Com isso, definimos que a força horizontal aplicada pelo tripé ao bico para segurá-lo seja e assumimos que ele esteja na direção positiva. Então, a equação do momento ao longo da direção x se torna:
Então, a vazão da água vai ser dada por:
Passo 3
Agora, vamos encontrar a aceleração do bocal ao cair. Temos:
Por fim, supondo que a força de reação que atua no bico e, portanto, sua aceleração, permaneçam constantes, o tempo que leva para o bico viajar é dado por:
E a velocidade do bico naquele momento foi de: