Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Brunetti - Mecânica dos Fluidos - Ed: 2º - Capítulo 5.Exercício - Ex. 15
Um jato atinge uma pá que se localiza num plano inclinado. O peso do conjunto é 40 N e a área do jato é 50 cm². Qual deverá ser a velocidade do jato para que o sistema permaneça em equilíbrio?
Passo 1
Vamos começar o exercício analisando a força que o fluido aplica sobre a pá, a equação para a força exercida pelo fluido é dada por:
Vamos aplicar a equação na direção , inclinada de 30° com o plano, na mesma direção do carrinho:
Como a vazão é constante e o diâmetro do jato também, então temos , e podemos escrever a vazão mássica como:
Substituindo essa expressão na equação para a força, temos:
Passo 2
Agora vamos decompor o peso do carrinho na mesma direção :
Passo 3
Como o enunciado nos disse que o sistema está em equilíbrio, então a força do jato deve ser igual a componente do peso na direção inclinada , então, igualando as forças, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos: