Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 14.Problemas Desafiadores - Ex. 97
Um sifão, mostrado na Figura 14.47, é um dispositivo conveniente para remover um liquido de um recipiente. Para efetuar o escoamento, devemos encher completamente o tubo com liquido. Suponha que o liquido possua densidade e que a pressão atmosférica seja . Suponha que a seção reta do tubo seja a mesma em todas as partes. a) Se a extremidade inferior do sifão está a uma distancia h abaixo da superfície do liquido do recipiente, qual é a velocidade do liquido quando ele sai pela extremidade inferior do sifão? (Suponha que o recipiente tenha um diâmetro muitogrande, e despreze qualquer efeito da viscosidade.) b) Uma característica curiosa de um sifão é que o liquido inicialmente sobre no tubo. Qual é a altura máxima de H que o ponto mais alto do tubo pode ter para que o escoamento ainda ocorra?
Passo 1
Aplicaremos a equação de Bernoulli ao fluido no sifão.
O exemplo 14.8 mostra que a velocidade do efluxo de um pequeno orifício a uma distância abaixo da superfície do fluido grande tanque aberto é
Passo 2
- O fato de a água se mover primeiro para cima antes de sair do sifão não altera a rapidez do efluxo,
- A água não fluirá se a pressão absoluta (não manométrica) for negativa. A mangueira está aberta para a atmosfera na parte inferior, então a pressão no topo do sifão é um , onde a suposição de que a seção transversal A área é constante foi usada para igualar a velocidade do líquido na parte superior e inferior. Definimos, então, e resolvemos para . Isso nos dá:
Passo 3
Passo 3
A análise mostra que
então também há uma limitação em . Para água e normal pressão atmosférica,