Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 33

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 a em incrementos de . Tabule e represente graficamente os resultados.

Passo 1

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

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

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

Passo 2

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

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

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

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

Passo 3

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