Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 47
Um jato líquido de velocidade e diâmetro atinge um cone oco e fixo, como na figura abaixo, sendo defletido de volta, na forma de uma camada cônica de mesma velocidade. Encontre o ângulo do cone para o qual a força resistente é .
Passo 1
E aí, galera! Tudo bem? Vamos encarar mais um desafio de mecânica dos fluidos juntos?
A primeira coisa que precisamos observar aqui é, vamos fazer nosso volume de controle de forme que ele pegue a parede cônica e o jato e vamos olhar como são as forças que estão atuando, beleza?
Ou seja, a força exercida pelo jato na entrada, deve ser igual ao somatório de forças que estão contrapondo a esta. Em outras palavras, a força de entrada devido ao jato deve ser igual a soma da força de vazão de saída exercida sobre a parede com a força F.
Passo 2
Agora precisamos decompor nossa velocidade para obter a componente , que deve ter sinal negativo pois está no sentido decrescente do eixo x.
Vale lembrar que , e que para um escoamento incompressível a vazão de entrada deve ser igual a de saída,
Passo 3
Beleza, o enunciado diz pra gente que
Vamos substituir isso então dentro da equação que encontramos no passo 2!!!