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Questão 4.13 Um jato atinge uma placa inclinada fixa, ele se parte em dois através das seções 2 e 3, de iguais velocidades V = Vjato, mas em difere...

Questão 4.13 Um jato atinge uma placa inclinada fixa, ele se parte em dois através das seções 2 e 3, de iguais velocidades V = Vjato, mas em diferentes vazões Q na seção 2 e (1-) Q na seção 3, sendo 0 <  < 1. Isso ocorre porque, para escamento sem atrito, o fluido não pode exercer uma força tangencial Ft sobre a placa. Assim sendo, faça a análise das forças envolvidas, considere Ft = 0 e determine:
a)  em função de  e explique porque  não depende das propriedades do jato.
b) Fn em função dos dados do problema e explique como determinar o ponto de aplicação da força Fn ao longo da placa.

Resp.: α = (1 + Cosθ)/2; Fn = ρQA V Sen(θ).


Essa pergunta também está no material:

Exercícios resolvidos de Mecânica dos Fluídos - 1
32 pág.

Mecânica dos Fluidos Universidade Estácio de SáUniversidade Estácio de Sá

Respostas

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A) Para determinar α em função de θ, podemos analisar as forças envolvidas. Como a força tangencial Ft é igual a zero, podemos considerar apenas a força normal Fn. A força normal é dada por Fn = ρQA V Sen(θ), onde ρ é a densidade do fluido, A é a área da seção transversal, V é a velocidade do jato e θ é o ângulo de inclinação da placa. Sabemos que a vazão total Q é igual à soma das vazões nas seções 2 e 3, ou seja, Q = αQ + (1-α)Q. Dividindo ambos os lados da equação por Q, temos 1 = α + (1-α). Simplificando, temos 1 = 1, o que é verdadeiro. Portanto, α = (1 + Cosθ)/2. B) Para determinar a força normal Fn ao longo da placa, podemos utilizar a fórmula Fn = ρQA V Sen(θ), onde ρ é a densidade do fluido, A é a área da seção transversal, V é a velocidade do jato e θ é o ângulo de inclinação da placa. O ponto de aplicação da força Fn ao longo da placa pode ser determinado considerando o centro de pressão da seção transversal. O centro de pressão é o ponto onde a força resultante age, e está localizado a 1/3 da altura da seção transversal a partir da base. Espero ter ajudado! Se tiver mais alguma dúvida, é só perguntar.

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