Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 34
Tanques de água cilíndricos são frequentemente encontrados no topo de altos prédios. Quando um tanque é cheio com água, o fundo do tanque normalmente deflete sob o peso da água que está dentro do tanque. A deflexão, δ, é uma função do diâmetro do tanque,
D, da altura da coluna de água, h, da espessura do fundo do tanque, d, do peso específico da água, γ, e do módulo de elasticidade do material do tanque, E. Determine a relação funcional entre estes parâmetros usando grupos adimensionais.
Passo 1
Vamos lá!! Aqui a gente quer relacionar a deflexão sob o peso da água em um tanque de água com outros parâmetros relevantes dados no enunciado, então esta em função de:
Então ficamos com:
Bora encontrar essa relação!!
Passo 2
Agora a gente precisa listar as dimensões primárias de cada parâmetro!
Aqui vai ser mais interessante usar o conjunto de dimensões fundamentais , mas da pra fazer com também!
; ; ;
;
A gente usou as dimensões e , então:
Passo 3
Como vimos que temos que selecionar parâmetros dentro dos nossos parâmetros relevantes, que vão ser os parâmetros repetidos.
Relembando nossos parâmetros relevantes:
é o parâmetro dependente, então a gente já exclui ele!
, e tem a mesma dimensão, então só podemos escolher um dos três! Vamos ficar com !
e tem as mesmas dimensões, então não faz diferença qual escolhemos! Vou escolher .
Ficamos com:
Esses vão ser nossos parâmetros repetidos.
Passo 4
A gente tem:
E:
Então ficamos com:
Logo vamos achar dois quatro grupos , então mãos a obra!!
Passo 5
Agora sim, vamos encontrar o nosso primeiro grupo !!
Começando com o , onde vamos usar o:
Escrevendo suas dimensões básicas:
Vamos equacionar:
Força:
Comprimento:
Substituindo:
Arrumando:
Maaaas, a dimensão de é a mesma que e !! Então podemos escrever e :
Passo 6
Agora vamos achar o último o , agora a relação vai ser com
Escrevendo suas dimensões básicas:
Vamos equacionar:
Força:
Comprimento:
Substituindo:
Arrumando:
Passo 7
Agora vamos relacionar os grupos :
O é o grupo adimensional dependente, porque nele usamos que é o parâmetro dependente, então temos:
Que é o mesmo que:
Isolando:
Uhuuuul!!!