Enunciado

Um tubo horizontal se estreita de um diâmetro de 10 cm, na localização A, para um diâmetro de 5 cm, na localização B. Para um fluido incompressível e não-viscoso que escoa sem turbulência de A para B, como se comparam as pressões nas duas localizações?

  1. P A = P B ;
  2. P A = 1 2 P B ;
  3. P A = 1 4 P B ;
  4. P A = 2 P B ;
  5. P A = 4 P B ;
  6. Não há informações suficientes para compara quantitativamente as pressões.

Passo 1

Vamos começar lembrando que para um fluido incompressível e não-viscoso, nós podemos usar a equação de Bernoulli para comparar as pressões. Como não há diferença de altura, uma vez que o tubo é horizontal, a equação será:

P A + ρ v A ² 2 = P B + ρ v B ² 2

O problema só nos forneceu o diâmetro do tubo e não as vazões. Sendo assim, teremos que relacionar as duas para conseguir resolvê-lo. E isso será possível utilizando a equação da continuidade:

A A v A = A B v B

Como o tubo tem seção circular calculá-la como:

A = π . R ²

O raio, por sua vez é:

R = d 2

Substituindo na equação da continuidade:

π . d A 2 4 v A = π . d B 2 4 v B

d A 2 . v A = d B 2 . v B

Isolando v A

v A = v B . d B 2 d A 2

Substituindo os diâmetros:

v A = v B 5   c m 10   c m 2 = v B 1 2 2 = 1 4 v B

Agora que sabemos a relação entre as vazões, substituímos na equação de Bernoulli:

P A + ρ ( 1 4 v B ) ² 2 = P B + ρ v B ² 2

P A + ρ v B ² 32 = P B + ρ v B ² 2

P A = P B + ρ v B ² 2 - ρ v B ² 32

Tirando o MMC:

32 P A = 32 P B + 16 . ρ v B ² - ρ v B ²

32 P A = 32 P B + 15 . ρ v B ²

P A = P B + 15 32 . ρ v B ²

Para comparar estas duas pressões nós precisaríamos dos valores das vazões. Sendo assim não há informação suficiente.

Resposta

L e t r a   F   !

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