Reconsidere o Problema 6-32. Usando o EES (ou outro software) investigue o efeito da velocidade da placa sobre a força exercida na placa. Faça a velocidade da placa variar de 0 a 30   m / s   em incrementos de 3   m / s . Tabule e represente graficamente os resultados.

Passo 1

A questão pede que a gente avalie a influência da velocidade da placa V p sobre a força F que o jato exerce sobre a placa. Para isso, o primeiro passo será lembrar do Problema 6-32 através da figura abaixo.

V j a t o é a velocidade do jato de água que atravessa o volume de controle em relação ao chão e V p é a velocidade da placa.

F → é a força que a placa exerce sobre o jato. Pela terceira lei de Newton, essa força F → que a placa exerce sobre o jato é igual em módulo à força de reação F → que o jato exerce sobre a placa. D é o diâmetro do jato.

O volume de controle se movimenta junto com a placa. Por isso, a velocidade do volume de controle é igual à velocidade da placa V p .

Passo 2

Agora precisamos lembrar da fórmula de F que encontramos no Problema 6-32. Ela se encontra abaixo.

F =   ρ ⋅ V j a t o - V p 2 ⋅ π ⋅ D 2 4

ρ é a densidade d aágua líquida a pressão atmosférica. Ela vale:

ρ = 1000   k g / m 3

Além disso, para usar esa fórmula precisamos converter o diâmetro D do jato de centímetro c m para metro m .

D = 5   c m       ⟹       D = 0,05   m

Agora vamos calcular o valor de F para várias velocidades V p da placa. Seguem abaixo um vetorcom todas as velocidades V p que usaremos. Todas essas velocidades estão em m / s .

V p = 0 ,   3 ,   6 ,   9 ,   12 ,   15 ,   18 ,   21 ,   24 ,   27 ,   30

Passo 3

Para calcular todos valores de F rapidamente, podemos executar um algoritmo no MATLAB. O algoritmo que foi usado para gerar o gráfico e a tabela se encontra abaixo.

Passo 4

A tabela e o gráfico do resultado se encontram abaixo.

Resposta

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados