Um tipo de prato, raso e circular, tem um orifício de bordas vivas no centro. Um jato de água, de velocidade , atinge o prato concentricamente. Obtenha uma expressão para a força externa necessária para manter o prato no lugar, se o jato que sai pelo orifício também tem velocidade . Avalie a força para , e .
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 temos a variação das propriedades com o tempo nem força de campo atuando, então:
Assim, :
Passo 3
Sendo:
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Temos:
Passo 4
Dados:
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Temos: