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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 52

A large commercial power washer delivers 21 gal/min of

water through a nozzle of exit diameter one-third of an

inch. Estimate the force of the water jet on a wall normal to

the jet.

Passo 1

Saaaalve, tranquilo? Vamos lá resolver mais uma questão juntos?! 😊

Os dados são os seguintes:

Passo 2

Calcule a taxa de fluxo de massa da água.

m ˙ = ρ Q

Aqui, ρ é a densidade da água, e Q é a taxa de fluxo da água.

m ˙   = 1.94  slug  / f t 3 × 21 g a l / m i n × f t 3 / s 448.83 g a l / m i n   = 1.94  slug  / f t 3 × 0.04678 f t 3 / s   = 0.0908  slug  / s

Calcule a área do bocal.

a = π d 2 4

Aqui, d é o diâmetro do bocal.

a   = π 1 3 i n . × f t 12 i n . 2 4   = 0.0006060 f t 2

Passo 3

Calcule a velocidade de entrada da água na parede. Uma vez que a velocidade de entrada da água na parede é a mesma com a velocidade de saída do jato de água do bocal.

u e n t = Q a

Aqui, a é a área do bocal.

u e n t   = Q a   = 21 g a l / m   × f t 3 / s 448.83 g a l / m i n 0.0006060 f t 2   = 77.19 f t / s

Escreva a relação para calcular a força horizontal em uma parede normal para o jato.

F x = m ˙ u sai   - u e n t

Aqui m ˙   é a taxa de fluxo de massa u i n é a velocidade de entrada da água, u sai   é a velocidade de saída de água

F x   = m ˙ u sa i - u sai     = 0.0908 s l u g / s ( 0 - 77.19 f t / s )   = - 7 l b f

Assim, a força na parede é 7 l b f .

Resposta

F x = - 7 l b f

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