Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

PARTE 2
FLUIDOS 85
velocidade do
. _
ar é presumivehnente igual
•
à vcloc'd
1 a d e v d o tu· en,
relação ao av1ao. (a) Use a equação de Bernotillt' pata . n1ostrar que
En t i.,d., do
111t·clidn1
~lt·clillo, ,,·1111111
•
1'
..
, \
S.11rl,1 il11
rncd1clo1
I ' =) 2pg// •
P,ir
- \'
onde p é a 1nassa específica , . do líquido contido no t
u b o em U e , 1 e
'
a diferença
,
entre
,
os n1ve1s do
.
líquido no tubo
·
(b) s
upo
nh
a que o
tubo contem alcool e que a diferença de nível h é 26 O Q
· d d ·- , cm. ua 1 e
,
a veloc1da e o av!ªº em relação ao ar? A massa específica do ar é
J.03 kg/tn 3 e a do alcool é 810 kg/m3.
Cano 1
t
h
~ ,,- !vlanômctro
( .,.111,,
..
..
V
..
Furo A
Figura 14-48 Problemas 62 e 63.
Líquido
Ar
t
h
_L p
••63 O tubo de Pitot (veja o Problema 62) de um avião que está
voando a grande altitude mede u1na diferença de pressão de 180 Pa.
Qual é a velocidade do ar se a massa específica do ar nessa altitude
é 0,031 kg/m 3 ?
••64 Na Fig. 14-49, a água atravessa um cano horizontal e sai
para a atmosfera com uma velocidade v 1 = 15 m/s. Os diâmetros
dos seg,nentos esquerdo e direito do cano são 5,0 cm e 3,0 cm. (a)
Que volume de água escoa para a atmosfera em um período de 1 O
min? Quais são (b) a velocidade v 2 e (c) a pressão manométrica no
segmento esquerdo do tubo?
Figura 15-50 Problemas 65 e 66.
• •66 -::',r.: Considere o medidor venturi do Problema 65 e da
Fig. 14-50 sem o manômetro. Suponha que A= 5a e que a pressão
p 1
no ponto A é 2,0 atm. Calcule os valores (a) da velocidade V no
ponto A e (b) da velocidade v no ponto a para que a pressão p 2 no
ponto a seja zero. (c) Calcule a vazão correspondente se o diâmetro
no ponto A é 5,0 cm. O fenômeno que ocorre em a quando P2
cai para perto de zero é conhecido como cavitação; a água evapora
para formar pequenas bolhas.
••67 Na Fig. 14-51, a água doce atrás de uma represa tem uma
profundidade D= 15 m. Um cano horizontal de 4,0 cm de diâmetro
atravessa a represa a uma profundidade d= 6,0 m. Uma tampa
fecha a abertura do cano. (a) Determine o módulo da força de atrito
entre a tampa e a parede do tubo. (b) A tampa é retirada. Qual é o
volume de água que sai do cano em 3,0 h?
D
t
d
J_
Figura 14-51 Problema 67.
Figura 14-49 Problema 64.
• 1 O n1edidor venturi é usado para medir a vazão dos fluidos
nos canos. O medidor é ligado entre dois pontos do cano (Fig.
14-50); a seção reta A na entrada e na saída do medidor é igual à
seção reta do cano. O fluido entra no medidor com velocidade Ve
depois passa com velocidade v por uma "garganta" estreita de seção
reta a. U1n ,nanômetro liga a parte mais larga do medidor à parte
1nai,; estreita. A variação da velocidade do fluido é acompanhada por
uma , anação 6.p da pressão do fluido, que produz uma diferença h
n,1 tlttn a do líquido nos dois lados do 1nanômetro. (A diferença 11JJ
co e~ponde à pressão na garganta ,nenos a pressão no cano.) (a)
Apl e 1ndo a equação de Bernoulli e a equação de continuidade aos
po I e 2 na Fig. 14-50. 1nostre que
Ut
,(
~
\
V =
2a· ÂJJ
a rnassa específica do 11u1Jo. (b) Suponha que o fluido e
1 , qUL a seção reta é 64 c1n 1 no cano e 32 c1n' na garganta,
p1cssao e 55 1-..Pa no cano e 41 kPa na garganta. Qual é a
1 .1g ua e111 n1elros cúbicos por segundo'?
,
• •68 Agua doce escoa horizontalmente do segmento 1 de uma tubulação,
co~ uma seção reta Ai, para o segmento 2, com uma seção
reta A2.::, Fig. 14-52 ~ostra um gráfico da relação entre diferença
de pressao p 2 - p I e º. inverso do quadrado da área A 1
, A 1
2, supondo
um escoamento laminar. A escala do eixo vertical é definida por
!1p, = 300 kN/1n 2 • Nas condições da figura, quais são os valores (a)
deA 2 e (b) da vazão?
Figura 14-52 Proble1na 68.
,.....,
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8
Aps
........
z
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-
~ o
.;,., 32
1
~ -llp,
A12 (1n-1)
~9 U1n líquido de n1assa específica 900 kg/1n 3 escoa ein um tubo
l~or1zontal con1 seçfo ~eta de I_,_?O X 1 o-~ m! na região A e uma seção
1eta de 9:~0 : 10 · 1n· na reg1ao B. A diferença de pressão entre as
duas reg1oes e 7 ,20 l OJ Pa. Quais são ( a) a vazão e (b) -
, • '> a vazao
1nass1ca.