Jatos de água estão sendo usados cada vez com maior frequência para operações de cortes de metais. Se uma bomba gera uma vazão de através de um orifício de diâmetro , qual é a velocidade média do jato? Que força o jato produzirá por impacto, considerando como uma aproximação que a água segue pelos lados depois do impacto?
Passo 1
Considerações Iniciais:
- Escoamento em estado estacionário;
- Escoamento incompressível;
- Escoamento com velocidade constante (;
- Escoamento uniforme.
Passo 2
Calculando a velocidade média do jato:
Sendo que:
;
.
Temos:
Passo 3
Pelas considerações feitas no passo 1, utilizaremos a seguinte equação da quantidade de movimento:
Como estamos analisando um sistema , temos:
Não há força de campo envolvida, então :
Não temos a variação das propriedades com o tempo, então:
Assim:
Sendo que:
Passo 4
Integrando, temos que:
Sendo:
;
;
;
Temos: