Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 164
Um trenó-foguete, com massa inicial de deve ser acelerado em uma pista nivelada. O motor do foguete queima combustível a uma taxa constante . Os gases de combustão saem do bocal do foguete à pressão atmosférica, em um fluxo uniforme e axial, e com velocidade de em relação ao bocal. Determine a massa mínima de combustível necessária para propelir o trenó a uma velocidade de antes que o foguete apague. Como primeira aproximação, despreze forças de resistências.
Passo 1
Considerações Iniciais:
- Escoamento em estado estacionário;
- Escoamento incompressível;
- Escoamento com velocidade constante;
- Escoamento uniforme.
- Força de resistência desprezível.
Passo 2
Pelas considerações feitas no passo 1, utilizaremos a seguinte equação da quantidade de movimento:
Como estamos analisando um sistema , temos:
Não a resistência nem força de campo, então, :
Não temos a variação das propriedades com o tempo, então:
Assim:
Então:
Passo 3
Como :
Assim:
Integrando:
Assim, temos que a massa é dada:
Passo 4
Sendo:
;
;
.
Então: