Lista1 a mecflu_douglas_2013_1-1

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Lista1 a mecflu_douglas_2013_1-1

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA QUARTO SEMESTRE – TECNOLOGIA DISCIPLINA: MECÂNICA DOS FLUIDOS Turmas 02 e 04 Prof. Douglas do Nascimento Silva PRIMEIRA LISTA (Responder via SIGAA até as 22 horas do dia 16/02/2013)1 – (Questão 1 da Lista em PDF) A distribuição de velocidade para o escoamentolaminar desenvolvido entre placas paralelas é dada por:onde h é a distância separando as placas; a origem está situada na linha mediana entreas placas. Considere um escoamento de água a 15 oC (viscosidade dinâmica = 10-3N.s/m2), com umax = 0,50 m/s e h = 0,10 mm. Calcule a tensão de cisalhamento em módulona placa superior.2 – (Questão 2 da Lista em PDF) Uma patinadora de estilo livre no gelo desliza sobrepatins a velocidade de V = 15 ft/s. O seu peso, 120 lbf, é suportado por uma fina películade água fundida do gelo pela pressão da lâmina do patim. Admita que a lâmina temcomprimento L=12 in e largura w=0,150 in, e que a película de água tem espessurah=0,0000575 in. Considere que a viscosidade dinâmica é igual a 3,74x10-5 lbf.s/ft2 eestime a desaceleração da patinadora que resulta do cisalhamento viscoso na película deágua, desprezando efeitos das extremidades do patim.3 – (Questão 3 da Lista em PDF) Petróleo bruto com densidade relativa SG = 0,82 eviscosidade dinâmica igual a 2,45x10 -3 lbf.s/ft2, escoa de forma permanente sobre umasuperfície inclinada de 30 graus para baixo em relação à horizontal, numa película deespessura h = 0,215 in. O perfil de velocidade é dado pela equação apresentada abaixo. Acoordenada x está ao longo da superfície e “y” é normal a ela. Determine a magnitude e osentido da tensão de cisalhamento que atua sobre a superfície. g  y2  hy   sen   u=  24 – (Questão 4 da Lista em PDF) Homer Simpson tomava seu banho, quando osabonete escorregou. Por curiosidade, o sabonete ficou estagnado sobre a sua barrigaque forma um ângulo de 450 com a horizontal. O sabonete tem massa 100 gramas e abase de contato com a barriga tem área de dimensões 4 mm de largura por 7 mm decomprimento. A película de fluido entre a barriga e o sabonete é de 1,0 mm e a velocidadeé representada pela função abaixo. Determine a viscosidade mínima [em Kg/(m.s)] paraque o sabonete permaneça em repouso. u y  = 3 2 1 y  ln y 2 3
  2. 2. 5 - (Questão 5 da Lista em PDF) A distribuição de velocidade de um fluido newtonianonum canal formado por duas placas paralelas e largas (conforme figura abaixo) é dada [ ( )] 2 3V y u= 1− 2 hpela equação:Onde V é a velocidade média. O fluido apresenta viscosidade dinâmica igual a 0,92N.s/m2. Admitindo que V = 0,54 m/s e h = 4 mm determine os módulos de: (a) tensão decisalhamento na parede inferior do canal e (b) tensão de cisalhamento que atua no planocentral do canal.6 – (Questão 6 da Lista em PDF) Um pistão, com diâmetro e comprimentorespectivamente iguais a 39,2 e 121,3 mm, escorrega dentro de um tubo vertical comvelocidade V. A superfície interna do tubo está lubrificada e a espessura do filme de óleo éigual a 0,08 mm. Sabendo que a massa do pistão e a viscosidade do óleo são iguais a0,512 Kg e 0,84 N.s/m2, estime a velocidade V do pistão. Admita que o perfil develocidade no filme de óleo é linear.7 – (Questão 7 da Lista em PDF) A condição de não escorregamento é muito importantena mecânica dos fluidos. Considere o escoamento mostrado na figura abaixo, onde duascamadas de fluido são arrastadas pelo movimento da placa superior. Observe que a placainferior é imóvel. Determine a razão entre o valor da tensão de cisalhamento na superfícieda placa superior e a tensão de cisalhamento que atua na placa inferior do aparato.
  3. 3. 8 – (Questão 8 da Lista em PDF) O diâmetro e a altura do tanque cilíndrico mostrados nafigura abaixo são respectivamente iguais a 144 e 205 mm. Observe que o tanque deslizavagarosamente sobre um filme de óleo que é suportado pelo plano inclinado. Admita quea espessura do filme de óleo é constante e que a viscosidade dinâmica do óleo é 2,6N.s/m2. Sabendo que a massa do tanque é igual a 2,14 Kg. Determine o ângulo deinclinação do plano.9 - (Questão 9 da Lista em PDF) O pistão da Figura tem uma massa de 0,5 kg. O cilindrode comprimento ilimitado é puxado para cima com velocidade constante. O diâmetro docilindro é 20 cm e do pistão é 18 cm e entre os dois existe um óleo de viscosidadecinemática 10-3 m2/s e γ = 9.000 N/m3. Com que velocidade deve subir o cilindro para queo pistão permaneça em repouso? (diagrama linear e g = 10 m/s2).

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