Considere um escoamento de fluido newtoniano completamente desenvolvido, em regime permanente, entre duas placas paralelas infinitas separadas por uma distância h. O escoamento ocorre devido a um gradiente de pressão constante na direção de x. Os efeitos da gravidade são negligenciados. Os componentes de velocidade em relação aos seus respectivos eixos x, y e z são u, v e w.

Hipóteses:

I. Regime permanente.

II. Escoamento completamente desenvolvido.

III. As placas são infinitas na direção de x e z.

IV. O fluido é incompressível e newtoniano com propriedades constantes, e o escoamento é laminar.

V. Gradiente de pressão constante na direção x.

Em relação às hipóteses I, II e III, analise as afirmativas, e marque V para as verdadeiras e F para as falsas.

( ) A consideração de regime permanente (I) elimina as variações com o tempo em qualquer propriedade do fluido.

( ) Em relação à consideração de que o escoamento é completamente desenvolvido (II), é correto afirmar que não existe variações nas propriedades na direção x.

( ) Em relação à consideração de que o escoamento é completamente desenvolvido (II), é correto afirmar que \( \dfrac{∂ u}{∂ x} = 0 \), \( \dfrac{∂ u}{∂ y} = 0, \dfrac{∂ u}{∂ z} = 0. \)

( ) A consideração de placas infinitas na direção x e z (III) estabelece que \( \dfrac{∂ w}{∂ x} ≠ 0, \)

A sequência está correta em

O número de Reynolds é um parâmetro adimensional utilizado para determinar se o escoamento é laminar, turbulento ou de transição. Assinale a alternativa correta que apresenta as forças relacionadas pelo número de Reynolds.

Um dispositivo é projetado a fim de manter presa uma mangueira de forma que a saída da água seja somente na direção horizontal. O bocal na saída da mangueira tem diâmetro 50 mm que disponibiliza uma área de passagem para água de 20 cm². A vazão na saída do bocal é de 3 m³/min.

Com base no exposto, a força de resistência horizontal junto ao bocal, a fim de dimensionar a estrutura e os parafusos na base, é

Em estudos relacionados ao perfil da velocidade turbulenta ao longo de uma parede são consideradas quatro regiões. Assinale a alternativa que expressa sequencialmente a disposição das camadas a partir da parede.

Analise as afirmativas, marque V para as verdadeiras e F para as falsas.

( ) No escoamento turbulento existe relação universal entre o campo de tensões e o campo de velocidade média.

( ) Os vórtices turbulentos fazem com que o perfil de velocidade turbulento seja muito mais cheio (mais perto do escoamento uniforme) do que o perfil de velocidade laminar.

( ) O gradiente de velocidade na parede do tubo é muito maior para o escoamento turbulento do que para o escoamento laminar.

A sequência está correta em

Num escoamento laminar com um fluido incompressível, regime de escoamento permanente e completamente desenvolvido para um tubo reto com diâmetro constante, o perfil de velocidade parabólico pode ser escrito por:

\( V = V_{\text{máx}} \left[ 1 - \left( \dfrac{r}{R} \right)^2 \right] \)

Analise a figura que mostra o perfil de velocidade:

Para este tipo de escoamento, o perfil de velocidade resultante vem do(a)

A equação a seguir representa o balanço de energia de uma bomba com escoamento permanente, para entrada com seção 1 e saída com seção 2, ambas consideradas unidimensionais.

\( \dot{Q} + \dot{W} = \dot{m} \left( (u_s - u_e) + \left( \left( \dfrac{p}{\rho} \right)_s - \left( \dfrac{p}{\rho} \right)_e \right) + \left ( \dfrac{V_s^2 - V_e^2}{2} \right) +( g,(z_s - z_e) ) \right) \)

A figura representa uma instalação de bombeamento de água, onde a bomba fornece vazão em regime permanente de 1.200 litros por minuto. As pressões nas seções de entrada da bomba é 100 kPa e na de saída é 500 kPa. A energia interna específica transmitida ao fluido, devido à diferença de temperatura, é igual a 250 J/kg. A velocidade na seção de entrada é 2 m/s e na saída é 40 m/s. As seções de entrada e saída da água estão sob o mesmo nível.

Desconsiderando as taxas de transferência de calor \( \dot{W} \)_liq para ambiente, a potência da bomba será

A equação na forma integral da lei de conservação de massa para um volume de controle fixo é dada por

\( \int_{V_C} \dfrac{\partial \rho}{\partial t} dV + \int_{S_C} \rho (\mathbf{V} \cdot \mathbf{n}) dA = 0 \)

A equação possui dois termos. Assinale a alternativa que corresponde ao termo \( \int_{S_C} \rho (V \cdot n) dA \).

Um óleo escoa numa tubulação que possui um trecho longo e horizontal, onde o diâmetro passa de 100 mm para 50 mm. A velocidade média do óleo, ao passar no ponto com diâmetro 100 mm, é de 10 m/s. As propriedades do óleo se mantêm constantes ao longo da tubulação.

Assinale a alternativa que apresenta a velocidade média V_m do óleo no ponto com diâmetro de 50 mm.

Uma determinada unidade industrial possui um compressor de ar operando em regime estacionário. O ar que entra no compressor está à pressão de 105 Pa e temperatura de 20°C. Sua velocidade é de 40 m/s. A área na entrada é de 0,125 m² e na saída de 0,05 m². Na saída do compressor, o ar atinge uma pressão de 750 kPa e uma temperatura de 381°C. O ar nestas condições de temperatura e pressão comporta-se como um gás perfeito e sua massa específica na entrada é 1,2 kg/m³ e na saída é 4 kg/m³. Sendo assim, a velocidade do ar na saída do compressor será de