Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 117
Repita o Problema para uma entrada em aresta viva no tubo com . Essa "perda menor" é verdadeiramente "menor" ou não?
Passo 1
Bom, gente, aqui nós usar todos os dados da questão , porém vamos nos atentar para o que o problema nos pede. Ele quer saber se a perda menor é menor de fato. Para calcularmos isso temos:
Substituindo cada expressão, temos:
Simplificando:
Passo 2
Desprezando as perdas menores, podemos utilizar a equação de energia (que é a de Bernoulli, com alguns acréscimos). Assim, estabelecendo os pontos de análise e , temos:
Pelo diagrama, os pontos e são expostos a atmosfera, ou seja, . Além disso, o nosso ponto de referência é em e a velocidade no ponto é desprezível, ou seja, . Por ultimo, não temos bomba nem turbina, então e . Assim, temos:
Como , então:
Isolamos a velocidade de saída:
Calculando, temos:
Assim, podemos calcular a vazão de descarga:
Passo 3
Para acharmos o tempo que a piscina esvazia completamente, podemos expressar a quantidade de água saindo durante um instante de tempo através da derivação:
Sendo que , logo
A massa que sai é igual a que está dentro do tanque, pelo fato de esvaziar, ocorre uma diminuição de nível:
Igualando as expressões e substituindo as variáveis, temos:
Isolando :
Passo 4
Vamos resolver nossa integral. Para isso, vale lembrar que o intervalo de tempo é e a altura , logo:
Substituindo os dados, temos:
Ou seja, essa diferença é de mais ou menos:
A perda é realmente menor!
Prontinho!!
Resposta
e . A perda é realmente menor!