Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 69
Uma placa vertical tem um orifício de bordas vivas no seu centro. Um jato de água com velocidade atinge a placa concentricamente. Obtenha uma expressão para a força externa requerida para manter a placa no lugar, se o jato que sai do orifício também tem velocidade . Avalie a força para , e . Trace um gráfico da força requerida a razão de diâmetros para uma faixa adequada do diâmetro .
Passo 1
Considerações Iniciais:
- Escoamento em estado estacionário;
- Escoamento incompressível;
- Escoamento com velocidade constante;
- Escoamento uniforme.
Passo 2
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 atuando, então, :
Não temos a variação das propriedades com o tempo, então:
Assim:
Passo 3
Sendo , temos:
;
;
;
;
.
Então:
Passo 4
Avalie a força para , e .
Sendo:
.
Temos:
Passo 5
Traçando um gráfico da força requerida a razão de diâmetros para uma faixa adequada do diâmetro .