Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 166
Um trenó-foguete, com massa inicial de três toneladas métricas, incluindo uma tonelada de combustível, repousa sobre um trecho de uma pista nivelada. Em , ocorre a ignição do combustível sólido do foguete e a queima dá-se a uma taxa de . A velocidade de saída dos gases de combustão em relação ao foguete é de , e a pressão de saída é atmosférica. Desprezando o atrito e a resistência do ar, calcule a aceleração e a velocidade do trenó em .
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:
Passo 4
A velocidade em :
Sendo:
;
;
.
Então:
Passo 5
Sendo:
Utilizando os dados do Passo 4: