Unidade 1 - Lista 1A

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
Disciplina: ECT2413 - Mecânica Dos Fluidos
Prof.ª Camila Pacelly Brandão de Araújo
Lista 1 – Introdução e Conceitos Fundamentais
Questão 1) A massa específica do mercúrio é 26,3 slug/ft³. Determine seu volume específico
em m³/kg e estime seu peso específico em lbf/ft³ na Terra e na Lua. Considere que a
aceleração da gravidade na Lua é de 5,47 ft/s².
Dados: 1slug=14,5939 kg 1ft=0,3048m 1 lbf= 1 slug.ft/s²
Questão 2) Para os campos de velocidade abaixo determine se o escoamento é uni bi ou
tridimensional e por quê. Quais escoamentos podem ser considerados em regime
permanente?
A) A) 𝑉⃗ = (𝑎𝑥 + 𝑡)𝑒 𝚤̂
B) 𝑉⃗ = (𝑎𝑥 − 𝑏𝑦)𝚤̂
C) 𝑉⃗ = 𝑎𝑥𝚤̂ + 𝑒 𝚥̂
D) 𝑉⃗ = 𝑎𝑥𝚤̂ + 𝑏𝑦 ̂
+ 𝑎𝑥𝑘
E) 𝑉⃗ = 𝑎𝑥𝚤̂ + 𝑒 𝚥̂ + 𝑎𝑦𝑘
F) 𝑉⃗ = 𝑎𝑥𝚤̂ + 𝑒 𝚥̂ + 𝑎𝑧𝑘
Questão 3 )O campo de velocidade é especificado como em que
𝑉⃗ = 𝑎𝑥𝑦𝚤̂ + 𝑏𝑦²𝚥̂
Onde a= 2m-1
s-1
e b=-6m-1
s-1
e as coordenadas são medidas em metros. O campo de
escoamento é uni, bi ou tridimensional? Por quê? Calcule as componentes da velocidade no
ponto (2,1/2). Deduza a equação para a linha de corrente que passa por este ponto e trace
algumas linhas de corrente para esse campo de escoamento.
Questão 4 )A distribuição de velocidade para o escoamento laminar desenvolvido entre placas
paralelas e dada por:
𝑢
𝑢
= 1 −
2𝑦
ℎ
onde h e a distância separando as placas; a origem esta situada na linha mediana entre as
placas. Considere um escoamento de agua a 15°C (viscosidade dinâmica = 10-3
N.s/m²) , com
umax = 0,50 m/s e h = 0,10 mm. Calcule a tensão de cisalhamento em módulo na placa superior.
Questão 5) O comportamento reológico de fluidos é muito importante na determinação de
diversos parâmetros de escoamento. O parâmetro perda de carga, inclusive, é uma medida da
perda da energia fornecida para colocar o fluido em movimento devido ao atrito dele com os
diversos obstáculos que existem ao longo do seu caminho. Diferencie fluidos newtonianos e
não newtonianos apresentando as relações entre as tensões cisalhantes desenvolvidas e as
respectivas taxas de deformação.
Questão 6)
A viscosidade é uma propriedade do fluido que representa a resistência apresentada por ele
ao escoamento. Alguns fluidos resistem mais ou menos ao escoamento e a viscosidade é a
propriedade que descreve esse comportamento. De que maneira a viscosidade dos líquidos e
dos gases é afetada por variáveis do escoamento como a temperatura? Por quê?
Questão 7)

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Um pistão cai dentro de um cilindro com velocidade constante de 3,2m/s. Entre o pistão e o
cilindro existe uma película de óleo de viscosidade cinemática de 10-3
m²/s e peso específico
8800 N/m³. Sendo o diâmetro do pistão 10cm, seu comprimento 5cm e o diâmetro do cilindro
10,2cm, determinar o peso do pistão. g=10m/s².
Questão 8)
Um fluido newtoniano de densidade relativa e viscosidade cinemática respectivamente iguais a
0.92 e 4.10-4
m²/s, escoa sobe uma superfície imóvel. O perfil de velocidade deste escoamento,
na região próxima a superfície está mostrado na figura a seguir. Determine o valor, a direção e
o sentido da tensão de cisalhamento que atua na placa. Expresse seu resultado em função de
U e delta.
Questão 9) A respeito do comportamento reológico e da classificação dos escoamentos dos
fluidos, as afirmativas abaixo e indique se são verdadeiras ou falsas, justificando em cada caso.
a) Duas bolas de vidro idênticas são lançadas em dois recipientes idênticos, um cheio
com água e outro cheio com óleo. A bola chega primeiro ao fundo do recipiente de óleo
pois sua densidade é menor do que a da água.
b) A viscosidade cinemática (ν = m²/s) é a relação entre a viscosidade dinâmica (µ=
Kg/ms) e o peso específico (γ = N/m³).
c) O número de Reynolds é um número adimensional definido como uma relação entre
forças inerciais e forças viscosas, sendo: Re= ρvd/µ
Onde: ρ= massa específica (Kg/m³) / v= velocidade de escoamento do fluido (m/s) / d=
diâmetro da tubulação (m) / µ= viscosidade absoluta (Pa.s).
d) Para fluidos newtonianos a relação entre tensão de cisalhamento e taxa de
deformação é não linear.
e) Um fluido plástico de Bingham resiste a baixas tensões de cisalhamento e, assim,
comporta-se inicialmente como um sólido, mas se deforma continuamente quando a
tensão de cisalhamento excede o limite de carga, passando a comportar-se como um
fluido novamente.
Questão 10) Considere o escoamento de um fluido com viscosidade µ através de um
tubo circular. O perfil de velocidade no tubo é mostrado na figura abaixo, onde umax é a
velocidade máxima de escoamento, a qual ocorre no eixo central; r é a distância radial do eixo
central e u(r) é a velocidade do escoamento em qualquer posição r. Desenvolva uma relação
para a força de cisalhamento exercida sobre a parede do tubo no sentido do escoamento.

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Questão 11) A condição de não escorregamento é muito importante na mecânica dos
fluidos. Considere o escoamento mostrado na figura abaixo, onde duas camadas de fluido são
arrastadas pelo movimento da placa superior. Observe que a placa inferior e imóvel.
Determine a razão entre o valor da tensão de cisalhamento na superfície da placa superior e a
tensão de cisalhamento que atua na placa inferior do aparato.
Questão 12) O diâmetro e a altura do tanque cilíndrico mostrados na figura abaixo são
respectivamente iguais a 144 e 205 mm. Observe que o tanque desliza vagarosamente sobre
um filme de óleo que e suportado pelo plano inclinado. Admita que a espessura do filme de
óleo e constante e que a viscosidade dinâmica do óleo e 2,6 N.s/m2. Sabendo que a massa do
tanque e igual a 2,14 Kg. Determine o ângulo de inclinação do plano.