Um jato d’água a 20°C atinge uma pá montada em um tanque sobre rodas sem atrito, como mostra abaixo. O jato é defletido e cai dentro do tanque sem derramar para fora. Se θ = 30 ° , avalie a força horizontal necessária para manter o tanque parado.

Passo 1

Primeira coisa que a gente vai fazer nesse tipo de problema que pede pra gente calcular a “força” de alguma coisa ou outra, é aplicar um volume de controle!!

Passo 2

Vamos agora fazer nosso balanço de forças na direção de x

∑ F x = - F + m ˙ e u e = 0

Considerando que nosso regime é permanente e incompressível, temos que o termo temporal é zerado e que a velocidade de entrada no nosso volume de controle é igual a velocidade de jato. Note que para o nosso volume de controle a velocidade V j é não dependente de θ .

∑ F x = - F = - m ˙ e u e = - m ˙ V j

Passo 3

Então agora vamos abrir a vazão mássica como estamos acostumados e aí e ser feliz!!!

F = m ˙ V j = ρ A j V j 2 = 979 π 4 0,05 2 15,2 2 = 444,12   N

Resposta

F = 444,12   N

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