Questões de Engenharia Mecânica - Estática dos Fluidos para Concurso
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O tanque A da figura abaixo contém 1 kg oxigênio (ROxigênio = 0,25 kJ/(kg.K)) e se encontra a 2 MPa e 800 K, enquanto o tanque B se encontra inicialmente vazio. A válvula existente, conforme figura, é aberta, permitindo que o oxigênio escoe lentamente para o tanque B. Este escoamento é permitido até que se atinja o equilíbrio termodinâmico, o qual ocorre a 400 K. Para movimentar o êmbolo do tanque B, é necessária uma pressão interna igual a 300 kPa.
Nas condições fornecidas, a massa final de oxigênio no tanque B, em kg, é igual a
Escolha a alternativa que apresenta corretamente a descrição das Equações 1 e 2, respectivamente.
Para medir a vazão volumétrica de água que escoa no
interior de uma tubulação, instalou-se um medidor, semelhante a
um tubo de Pitot, com tomada para pressão de estagnação
posicionada de forma alinhada à direção do escoamento,
exatamente no centro do tubo de seção circular. A tomada da
pressão estática foi posicionada na parede do tubo, na mesma
seção transversal em que se posicionou a tomada de pressão de
estagnação. A figura precedente mostra o esquema da montagem,
em que se utilizou um manômetro de mercúrio para a medição da
diferença entre a pressão de estagnação e a pressão estática.
Considerando que a densidade da água seja ρH2O = 1.000 kg/m3 , do mercúrio, ρHg = 13.600 kg/m3 , que a viscosidade cinemática da água seja νH2O = 1 × 10−6 m2 /s e que a aceleração gravitacional seja igual a 10 m/s2 , julgue o item que se segue, a respeito da situação apresentada e de outros aspectos ligados a escoamento de fluidos.
Admitindo-se que, na situação apresentada, a velocidade de
escoamento da água dentro do tubo cilíndrico, medida por
meio de um tubo de Pitot localizado no centro do tubo, seja
de 2 m/s, então, se o tubo tiver 1 m de diâmetro, o
escoamento será considerado laminar.
Para medir a vazão volumétrica de água que escoa no
interior de uma tubulação, instalou-se um medidor, semelhante a
um tubo de Pitot, com tomada para pressão de estagnação
posicionada de forma alinhada à direção do escoamento,
exatamente no centro do tubo de seção circular. A tomada da
pressão estática foi posicionada na parede do tubo, na mesma
seção transversal em que se posicionou a tomada de pressão de
estagnação. A figura precedente mostra o esquema da montagem,
em que se utilizou um manômetro de mercúrio para a medição da
diferença entre a pressão de estagnação e a pressão estática.
Considerando que a densidade da água seja ρH2O = 1.000 kg/m3 , do mercúrio, ρHg = 13.600 kg/m3 , que a viscosidade cinemática da água seja νH2O = 1 × 10−6 m2 /s e que a aceleração gravitacional seja igual a 10 m/s2 , julgue o item que se segue, a respeito da situação apresentada e de outros aspectos ligados a escoamento de fluidos.
Na situação apresentada, considerando-se que o escoamento
seja permanente, em regime turbulento e com perfil de
velocidades totalmente desenvolvido, a velocidade máxima
de escoamento será inferior a 3 m/s.
A figura a seguir mostra uma comporta retangular de 10 m por 8 m de largura. O peso específico da água no local é de 9.800 N/m3 . O momento de inércia do retângulo I = bh3/12, onde b é a base e h a altura.
O valor da força P necessária para segurar a comporta na posição
mostrada, é de
A figura a seguir apresenta uma tubulação de água onde está sendo realizada uma tomada de pressão. No local, o peso específico da água ϒágua = 9.800 N/m3 e o peso específico do mercúrio é de ϒágua = 133.500 N/m3 .
A pressão nesse ponto da tubulação é de
Considere uma tubulação horizontal com área de 500 cm² de seção transversal interna, onde se deseja calibrar a pressão na garganta de um tubo de Venturi para medir uma vazão volumétrica de 0,5 m³/s de gasolina que escoa em seu interior a uma pressão de 200 kPa (antes do Venturi). A área na seção do Venturi é reduzida para 250 cm², região onde a pressão deve ser mensurada. A massa específica desse combustível é de 800 kg/m³, e as expressões de Bernoulli e da vazão são as seguintes:
Assinale a alternativa que indica a velocidade do fluido e a pressão, ambas na garganta do Venturi, em m/s e kPa,
respectivamente:
Considerando a densidade relativa do fluido manométrico como 2,75 e desprezando o atrito, a velocidade de escoamento do fluido, em m.s-1, é:
Dados: densidade (H2O) = 1000 kg.m-3; g = 10 m.s-2 .
Acerca do efeito das forças em fluidos, julgue o item que se segue.
Situação hipotética: A figura I mostra um tanque de altura h, que contém, na sua metade inferior, um líquido de densidade 4ρ e, na metade superior, um líquido de densidade ρ. Na figura II, outro tanque idêntico e com a mesma altura h apresenta, na metade inferior, um líquido de densidade 3ρ; e, na metade superior, um líquido com densidade 2ρ. Assertiva: Considerando-se que, na base de ambos os tanques, as aberturas sejam idênticas e que os diâmetros das aberturas sejam desprezíveis, quando comparados à altura da coluna de líquido, é correto afirmar que as velocidades instantâneas de descarga V1 e V2 são iguais.
Considerando a situação em que um tanque cilíndrico aberto esteja em uso para armazenamento de água, julgue o item a seguir, a respeito dessa situação e de estática dos fluidos.
A intensidade da força de empuxo que atuará em qualquer
corpo submerso no tanque em questão será igual ao peso da
água deslocada pelo corpo.
Se o referido tanque tiver 10 m de altura, então, assumindo-se a aceleração da gravidade de 10 m/s2 e a densidade da água igual a 103 kg/m3 , a pressão hidrostática na base do tanque será de 80 kPa.
Considere um tubo com líquido, conforme figura abaixo. Pede-se encontrar uma expressão geral para ∆h como função do diâmetro do tubo D, desconsiderando medidas feitas e o volume no meio do menisco. Calcule, também, o Dmin para a água no qual ∆h = −1mm(depressão).
Dados: cos(0) = 1,0; ρ = 0,998 g/cm3 ; g = 9,8m/s2
A Figura abaixo ilustra uma comporta retangular de comprimento L1 e largura L2 (perpendicular ao plano do papel).
A expressão do módulo da força resultante, FR, com que a água, com peso específico 
atua sobre a comporta, e a coordenada
y do ponto de aplicação dessa força, em relação à superfície livre do fluido, yR, são, respectivamente:
Um engenheiro se depara com a seguinte situação: no recebimento de um vaso de pressão cilíndrico, com tampas esféricas, formato e dimensões externas estabelecidas na figura abaixo, ele quer ter certeza da espessura da chapa de aço utilizada na fabricação do produto. Dessa forma, ele se certifica que o vaso está completamente vazio, e enche esse vaso com água até transbordar. Na medição de volume de água que preencheu totalmente o vaso, ele encontrou o seguinte resultado: 10,16 m3 . Assinale a alternativa que apresenta o valor mais provável da espessura da chapa utilizada para a fabricação desse vaso.
Fonte: Mecânica dos Fluidos / Franco Brunetti - 2 Ed.
Considerando-se h1 = 30 cm, h2 = 120 cm, h3 = 70 cm e h4 = 5,0 cm, e os seguintes dados:
γágua = 10.000 N/m³; γmercúrio = 136.000 N/m³; e γóleo = 8.000 N/m³, pode-se afirmar corretamente que a diferença de pressão PA – PB é
Fonte: Introduction to Fluid Mechanics /
Fox and McDonald's - 8th Ed. Observe que a curva do tubo fica a 2 m acima da superfície da água de um reservatório de grande capacidade, e a saída do tubo fica a 10 m abaixo da curva. A água sai na extremidade do sifão como um jato livre à pressão atmosférica. Considerando a água como um fluido incompressível, e um fluxo sem atrito e em regime permanente, pode-se afirmar corretamente que a velocidade do jato de água ao sair do tubo é
Em um projeto de tubulações industriais, geralmente aparecem os seguintes tipos de desenhos de tubulações:
I. Fluxogramas – os fluxogramas são desenhos esquemáticos, sem escala, que mostram todo um sistema constituído por diversos vasos, equipamentos e instrumentos, e a respectiva rede de tubulações a eles ligada. Os fluxogramas têm apenas a finalidade de mostrar o funcionamento do sistema, não se destinando a nenhum efeito de fabricação, construção ou montagem.
II. Plantas de tubulação – as plantas de tubulação são desenhos feitos em escala, contendo todas as tubulações de uma determinada área, representadas em projeção horizontal, olhando-se de cima para baixo.
III. Desenhos isométricos – os isométricos são desenhos feitos em perspectiva isométrica, sem escala; faz-se geralmente um desenho para cada tubulação individual ou para duas ou três tubulações próximas que sejam interligadas. No caso de uma tubulação muito longa, pode ser necessário subdividir a tubulação em vários desenhos isométricos sucessivos. Nunca se devem figurar, em um mesmo desenho isométrico, duas tubulações de áreas diferentes.
IV. Desenhos de tubulação – um projeto de tubulação industrial inclui: desenhos de detalhes típicos, desenhos de fabricação, desenhos de instalações subterrâneas, desenhos de suportes, desenhos de locação dos suportes e de cargas sobre os suportes etc.
Marque a alternativa correta.
Analise as afirmativas abaixo referentes à classificação das tubulações industriais internas.
I. Tubulação de processo – tubulação de fluido ou de fluidos que constitui a finalidade básica da empresa, sua atividade principal são o processamento, a armazenagem ou a distribuição de fluidos.
II. Tubulação de utilidades – tubulação de fluidos auxiliares e/ou tubulação geral.
III. Tubulação de instrumentação – tubulação não projetada para transportar fluidos, mas sim para transmissão de sinais para as válvulas de controle e instrumentos automáticos.
IV. Tubulação de transmissão hidráulica – tubulação de líquido sob pressão para comandos e servomecanismos hidráulicos, não se destina ao transporte de fluido.
V. Tubulação de drenagem – tubulação encarregada de coletar e conduzir, ao destino conveniente, os diversos efluentes fluidos e sólidos de uma instalação industrial.
De acordo com os dados acima, pode-se afirmar que:
Considerando um fluido que gire ao redor de eixo vertical que passe pelo ponto O, com velocidade angular constante Ω, desenvolvendo um movimento de corpo rígido solidário ao recipiente cilíndrico que o contém, como ilustra a figura acima, julgue o item subsecutivo, relativo a essa situação e aos princípios gerais da estática dos fluidos.
A superfície livre do fluido é uma calota esférica.
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