Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 51
Um funil cônico, com meio ângulo , com diâmetro máximo e altura , deixa escapar líquido por um orifício (diâmetro ) no seu vértice. A velocidade do líquido deixando o reservatório é dada, aproximadamente, por em que é a altura da superfície livre do líquido acima do orifício. Determine a taxa de variação do nível da superfície no reservatório no instante em que .
Passo 1
Nos foi dado no enunciado que:
Podemos fazer as seguintes considerações:
Fluxo incompressível
Passo 2
Podemos fazer um esboço do volume de controle da seguinte maneira
Onde o volume de controle é referido como o tracejado pontilhado.
Passo 3
Podemos aplicar a equação da continuidade no volume de controle desenhado. Assim temos:
Pelas considerações feitas:
Passo 4
Podemos rescrever a equação encontrada no passo anterior sabendo que:
Pois está diminuindo.
Podemos dizer também que:
e
Pois
Podemos também escrever como:
E como foi dito no enunciado:
Substituindo na equação temos:
Passo 5
Para calcular a taxa de variação do nível da superfície no reservatório no instante em que , bata substituirmos os valores fornecido no enunciado na equação encontrada no passo anterior.