Questões de Concurso Sobre fundamentos e análise da cinemática de escoamentos em engenharia mecânica

Considere as configurações de sistemas de bombeamento com turbobombas mostradas nas figuras A, B e C, e as curvas características representadas pelos gráficos I, II e III, em que H = carga e Q = vazão. Com base nessas informações, é correto afirmar que

a curva III corresponde à configuração A; a curva II, à configuração B; e a curva I, à configuração C.

Considerando os princípios de funcionamento das máquinas de fluxo, julgue o próximo item.

Considerando que, em um teste em bancada, um ventilador centrífugo, com diâmetro D₁ = 900 mm, girando à velocidade N₁ = 600 rpm, tenha escoado ar (ρ₁ = 1,2 kg/m³ ) a uma vazão Q₁ = 15 m³ /s e que as curvas características de desempenho para essa condição tenham indicado uma demanda de potência P = 16 kW, é correto afirmar que uma máquina geometricamente semelhante, com D₂ = 1.035 mm e N₂ = 1.200 rpm, terá a capacidade de fazer escoar uma vazão de ar, pelo menos, 3 vezes maior, demandando, consequentemente, 3 vezes mais potência no acionamento.

Tendo em vista os aspectos teóricos e práticos da teoria de transferência de calor, julgue o item subsecutivo.

Supondo que um escoamento laminar ocorra nas vizinhanças imediatas de uma placa plana cuja temperatura seja mantida constante e superior à temperatura do escoamento não perturbado, que, nessas condições, se formem camadas-limites hidrodinâmica e térmica e sabendo que o número de Prandtl do fluido é igual a 1,0 × 10^-3 , é correto afirmar que a camada-limite térmica é mais espessa que a camada-limite hidrodinâmica.

Cada próximo item apresenta uma situação hipotética, seguida de uma assertiva que deve ser julgada com base nos conceitos de hidrodinâmica.

Uma bomba fornece uma potência P para a água que escoa com vazão Q, através de uma tubulação horizontal reta, feita de aço inoxidável, de diâmetro D e comprimento L.

Nessa situação, assumindo que o número de Reynolds seja igual a 1,0 × 10⁷ e que a potência da bomba e o diâmetro da tubulação sejam mantidos constantes, mas o comprimento da tubulação seja duplicado, então a vazão se manterá a mesma.

Cada próximo item apresenta uma situação hipotética, seguida de uma assertiva que deve ser julgada com base nos conceitos de hidrodinâmica.

Uma esfera de diâmetro D e massa m sedimenta-se em um fluido de massa específica D e viscosidade dinâmica µ. Sabe-se que a aceleração da gravidade é g e que, para o estudo da velocidade terminal – U_T – dessa esfera, é conveniente reduzir o número de parâmetros do problema ao menor possível, por meio de uma análise dimensional.

Nessa situação, se forem consideradas apenas as variáveis citadas, o número de parâmetros do problema pode ser reduzido a três grupos adimensionais.

Cada próximo item apresenta uma situação hipotética, seguida de uma assertiva que deve ser julgada com base nos conceitos de hidrodinâmica.

Um escoamento permanente e incompressível atravessa um bocal convergente cuja área da seção de entrada é o dobro da área da seção de saída. O escoamento pode ser considerado uniforme em cada seção do bocal, que se encontra na horizontal.

Nessa situação, considerando que a velocidade da entrada seja igual a U e que a massa específica do fluido seja igual a ρ, então a diferença de pressão entre a entrada e a saída do bocal será igual a 3/2ρU² .

Considere que água escoe através de um dispositivo de distribuição como ilustrado na figura acima, em que D₀ e U₀, D₁ e U₁, D₂ e U₂ são os diâmetros da tubulação e velocidades do fluido na seção de entrada e nas duas seções de saída, respectivamente. O escoamento é incompressível, permanente e plenamente desenvolvido em todos os pontos. Tendo em vista que, nessa situação, o perfil de velocidade pode ser considerado uniforme em qualquer seção da tubulação, julgue o item a seguir.

Uma partícula fluida que se desloque na linha de centro do bocal de entrada do escoamento experimentará aceleração nula ao longo de todo o percurso até a saída do bocal, desde que o escoamento seja permanente.

Considere que água escoe através de um dispositivo de distribuição como ilustrado na figura acima, em que D₀ e U₀, D₁ e U₁, D₂ e U₂ são os diâmetros da tubulação e velocidades do fluido na seção de entrada e nas duas seções de saída, respectivamente. O escoamento é incompressível, permanente e plenamente desenvolvido em todos os pontos. Tendo em vista que, nessa situação, o perfil de velocidade pode ser considerado uniforme em qualquer seção da tubulação, julgue o item a seguir.

Se, em determinada condição de operação, as vazões nas seções de saída forem idênticas e U₁ + U₂ = 2 U₀, então a força resultante que o fluido exercerá sobre o dispositivo será nula, independentemente da relação entre os diâmetros da tubulação.

Considere que água escoe através de um dispositivo de distribuição como ilustrado na figura acima, em que D₀ e U₀, D₁ e U₁, D₂ e U₂ são os diâmetros da tubulação e velocidades do fluido na seção de entrada e nas duas seções de saída, respectivamente. O escoamento é incompressível, permanente e plenamente desenvolvido em todos os pontos. Tendo em vista que, nessa situação, o perfil de velocidade pode ser considerado uniforme em qualquer seção da tubulação, julgue o item a seguir.

Se e   então

Acerca de mecânica dos fluidos, julgue os itens de 81 a 88.

Considere que seja igual a 1 mm a espessura da camada limite laminar desenvolvida ao longo de uma placa plana horizontal no momento em que a velocidade do escoamento for de 1 m . s-1 na posição x = 0,4 m a partir do bordo de ataque da placa. Nessa situação, se a velocidade do escoamento for reduzida para 0,25 m . s^-1 na posição x = 1,6 m, a espessura da camada limite, nessa posição, será de 4 mm.

Acerca de mecânica dos fluidos, julgue os itens de 81 a 88.

Considere que o campo de velocidade de um escoamento bidimensional seja dado por = (1,y) e que o campo de r u temperatura seja dado por T(x,y) = x + y, em unidades SI. Nesse caso, uma partícula material de fluido que ocupe a posição (2,3) estará sujeita a uma taxa de variação da temperatura igual a 4 K . s^-1 .

Acerca de mecânica dos fluidos, julgue os itens de 81 a 88.

Considere que um óleo de massa específica igual a 800 kg . m^-3 e viscosidade igual a 0,1 kg . m^-1 A s^-1 escoe em regime laminar através de uma tubulação circular com 2 cm de diâmetro e 20 m de comprimento total, a uma velocidade média de 1 m . s^-1 . Nesse caso, se a aceleração da gravidade local for 10 m . s^-2 e o escoamento for considerado plenamente desenvolvido ao longo de toda a tubulação, então a perda de carga entre a entrada e a saída do conduto será de 2 m.

Acerca de mecânica dos fluidos, julgue os itens de 81 a 88.

Para se determinar o fator de atrito em escoamentos através de condutos, pode-se desconsiderar o efeito da rugosidade superficial se o escoamento acontece em regime laminar, mas não se ocorre em regime turbulento.

Acerca de mecânica dos fluidos, julgue os itens de 81 a 88.

A figura abaixo ilustra uma situação em que um manômetro de tubo em U é ligado a uma tubulação de água na qual foi instalada uma placa de orifício. Considerando-se as dimensões indicadas na figura e sabendo-se que a aceleração da gravidade local é g = 10 m . s^-2 e que as massas específicas da água e do fluido manométrico são, respectivamente, iguais a 1.000 kg . m^-3 e 500 kg . m^-3 , é correto afirmar que a diferença entre as pressões estáticas antes e depois da placa de orifício, P₁ - P₂, é igual a 250 Pa.