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1.1 - ) A Massa específica de um fluído é 1200kg/m³. Determinar o seu peso específico e o peso específico relativo (g=9,8m/s²). 1.2 - ) A viscosidade cinemática de um óleo é de 0,028 m²/s e o seu peso específico relativo é de 0,85. Determinar a viscosidade cinemática nos sistemas MK*S, CGS, e SI (g=10 m/s² ) . 1.3 - ) A viscosidade dinâmica de um óleo é de 5* 10E^(-4) (kgf.s)/m^2 e o peso específico relativo é de 0,82. Determinar a viscosidade cinemática nos sistemas MK*S SI e CGS. 1
Tipologia: Exercícios
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Compartilhado em 14/04/2010
4.8
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Resolução dos Exercícios.
Por Josenei Godoi( Dúvidas,sugestões ou correções enviar email para joseneigodoi@yahoo.com.br).
Resumo de fórmulas:
MK*S CGS SI Fórmula ߬ - Tensão de Cisalhamento
Kgf/m^2 Dina/cm^2 N/m^2 (^) ߬ = ܨ ܣ μ– viscosidade Dinâmica
Kgfs/m^2 Dinas/cm^2 N*s/m^2 (^) ߬ = ߤݒ ߝ γ – Peso Específico
Kgf/m^2 Dina/cm^2 N/m^3 (^) ߛ = ܩ ܸ ρ – massa específica
Utm/m^3 g/cm^3 Kg/m^3 ߛ = ߩ ∗ 9 , 8
γr – Peso espec. relativo
Kgf/m^3 Dina/m^3 N/m^ (^3) ߛ = ݎߛ ܪߛ 2 ܱ
߭ – Viscosidade Dinâmica
M^2/s Cm^2/s ou stoke M^2/s (^) ߭ = ߤ ߩ ܲ 1 ܸ 1 ܶ 1 =
Nº de Mols = Massa/massa molecular
M=r*F (Momento = raio * Força) 1tm = 760mmHg = 10330 Kgf/m^2 = 1,033 Kgf/cm^2 = 1,01 bar = 14,7 psi = 10,33 mca Pressão efetiva é medida pelo manômetro
Pressão absoluta = Pressão efetiva + pressão atmosférica
A Tensão de Cisalhamento é contrária ao movimento, como se fosse uma resistência (atrito) ao fluido.
݈ܸܽ ݎܽ݀ ݁݀݊ܽݎܩ ܽݖ ܽ݊ ݁݀ܽ݀݅݊ݑ ݊ܽݒ = ݈ܸܽ ݎܽ݀ ݁݀݊ܽݎܩ ܽݖ ܽ݊ ݁݀ܽ݀݅݊ݑ ݈݁ݒ ℎܽ ∗ ܷ݁݀ܽ݀݅݊ ܰ ܽݒܷ݁݀ܽ݀݅݊^ ∗^ ݐ ܽܨݎ݈ܸ݁^ ݁݀ ℎܽݏݎ ݁ݒ ݊ܥã
1.1 - ) A Massa específica de um fluído é 1200kg/m³. Determinar o seu peso específico e o peso específico relativo (g=9,8m/s²).
Sendo:
ρ= 1200 kg/m³ ߛ =?
g=9,8 m/s² ߛr =?
݃כ ߩ ൌ ߛ
ߛൌ ͳʹ ͲͲȀ Ϳכͻǡͺ Ȁ;
ߛൌ ͳͳͲܰ ݉Ȁ Ϳ
ൌ ݎߛ
Para g=10 m/s² ߛൌ ͳʹ ͲͲͲ ܰȀ݉ Ϳ
sendo em SI ܪߛଶܱ ൌ ͳͲͲͲͲܰ ݉Ȁ Ϳ
ͳʹ ͲͲͲ ܰȀ݉ Ϳ ͳͲͲͲͲ ܰȀ݉ Ϳ
ݎߛൌ ͳǡʹ
1.2 - ) A viscosidade cinemática de um óleo é de 0,028 m²/s e o seu peso específico relativo é de 0,85. Determinar a viscosidade cinemática nos sistemas MK*S, CGS, e SI (g=10 m/s² ).
γ=0,028 m²/s γr=0,85 μ=?
ܪߛכݎߛ ൌ ߛଶܱ
ߛൌ Ͳǡͺͷ כͳͲͲͲȀ Ϳ
ߛൌ ͺͷͲȀ Ϳ
ൌ ߩ
ߩൌ ͺͷ݉Ȁ ݉ݐݑ Ϳ
ߤ ߛ ൌ ߩכ
Ou transformando :
Lembrando que :
݈ܸܽ ܽ݀ݎ ݁݀݊ܽݎܩ ܽ݊ ܽݖ ݁݀ܽ݀݅݊ݑ ܽݒ ݊ ݈ܸܽ ൌ ܽ݀ݎ ݁݀݊ܽݎܩ ܽ݊ ܽݖ ݁݀ܽ݀݅݊ݑ ݄݈ܽ݁ݒ כܷ݁݀ܽ݀݅݊ ܽݒ ܷܰ݁݀ܽ݀݅݊^ ݐ ܽܨכ݄݈ܸܽ݁݁݀ݎ^ ݏݎ ݁ݒ ݊ܥ
Para SI:
ߤൌ ʹ ǡ͵ ͺ
݂݃ܭ ൬ܰ (^) ݂݃ܭͻǡכ ͺ൰ ݉ ;
Para CGS:
ߤൌ ʹ ǡ͵ ͵
ܰ ൬ܽ݊݅ܦ^ ͳͲכ
ହ ܰ^ ൰ ݉ ² ൬݉ܿ ; כͳͲ
ସ ݉ ² ൰
1.3 - ) A viscosidade dinâmica de um óleo é de 5 ∗ 10ି ସ^ Ǥ మ௦ e o peso específico relativo é de 0,82.
Determinar a viscosidade cinemática nos sistemas MK*S SI e CGS.
Considerar : g=10 m/s² e ܪߛଶܱ ൌ ͳͲͲͲ݂݃ܭ ݉Ȁ Ϳ
ߛൌ ͷ כͳͲି ଽ^
Kgf. s mଶ
ݎߛൌ Ͳǡͺʹ
ܪߛכݎߛ ൌ ߛଶܱ
ߛൌ Ͳǡͺʹ כͳͲͲͲȀ Ϳ
ߛൌ ͺʹ ͲȀ Ϳ
ൌ ߩ
ି m
ଶ s MK ∗ S e SI
∴
߭ ൌ ǡͳ כͳͲି ^ ∗ 10ସ^ = 6,1 ∗ 10ି ଶ
1.4 - ) O peso de 3dm³ de uma substância é 23,5 N. A viscosidade Cinemáica é de 10 ି ହ^ ^
మ ௦. Se g=10 m/s² qual será a viscosidade dinâmica nos sistemas CGS, MK*S e em N. min/km² e SI?
݉݀͵ ൌ ݒ ଷ^ = 3 ∗ 10ି ଷ݉^ ଷ
Sendo : ൌ ߛ ீ
݉݁ݐ ݏ݁ݑݍ
ൌ ߛ
ʹ ͵ ǡܰͷ 3 ∗ 10ି ଷ݉^ ଷ^
(^) ଷ
e :
ൌ ߩ
ߤൌ ͳͲି ହ
Lembrando que : ݃ܭ ൌ ே ೞమ
Convertendo :
݈ܸܽ ܽ݀ݎ ݁݀݊ܽݎܩ ܽ݊ ܽݖ ݁݀ܽ݀݅݊ݑ ܽݒ ݊ ݈ܸܽ ൌ ܽ݀ݎ ݁݀݊ܽݎܩ ܽ݊ ܽݖ ݁݀ܽ݀݅݊ݑ ݄݈ܽ݁ݒ כܷ݁݀ܽ݀݅݊ ܽݒ ܷܰ݁݀ܽ݀݅݊^ ݐ ܽܨכ݄݈ܸܽ݁݁݀ݎ^ ݏݎ ݁ݒ ݊ܥ
Para SI:
ߤൌ ǡͺ͵ כͳͲି ଷ
ି ଷ
Para CGS:
ߤൌ ǡͺ͵ כͳͲି ଷ
൬ܽ݊݅ܦ^ ͳͲכ
ହ ܰ^ ൰ ݉ ² ൬݉ܿ ; כͳͲ
ସ ݉ ² ൰
Para ே ; :
ߤൌ ǡͺ͵ כͳͲି ଷ
ଶ ݉^ ଶ^ ∗ 10൰
Também temos :
20 cos(60°) 1
ܰͳͲ ݉^ ଶ
∴
ͳͲ ൌ ߤ כͳͲଷ
ߤൌ ͳͲି ଶ
1.7 - ) Um eixo cilíndrico vertical de diâmetro 10cm gira no interior de um mancal de diâmetro 10,
cm. A folga entre eixo e mancal é preenchida com óleo de viscosidade dinâmica ߤൌ ͳͲି ଶ^ ே Ǥ మ௦. Se o
mancal tem comprimento de 25cm e o eixo gira com uma rotação de 1500 rpm, qual o momento resistente à rotação?
1..8 - ) Um pistão cai dentro de um cilindro com velocidade constante de 3,2 m/s. Entre o pistão e o
cilindro existe uma película de óleo de viscosidade cinemática ߥൌ ͳͲି ଷ^ ^
మ ௦ ݁ ߛൌ ͺͺͲͲ^
ே య^. Sendo o diâmetro do pistão 10cm, seu comprimento 5cm e o diâmetro do cilindro 10,2 cm , determinar o peso do pistão. (g=10m/s²).
ߤൌ ͳͲି ଷ^ ∗ 880 = 0,
߬ ൌ Ͳǡכ ͺͺ
(^) ଶ
ͳͲכͳͲ כ ߨ ൌ ܣି ଶ^ ∗ 5 ∗ 10ି ଶ^ ൌ ͷͲߨ כͳͲି ସ
߬ ൌ
ͷͲߨ כͳͲି ସ
G = ͷͲߨ כͳͲି ସ^ כʹ ͺͳ ൌ ͶͶǡʹ ͵ ͵ ܰ ؆ ͶͶǡܰ ʹ
ߥൌ ͳͲି ଷ
(^) ଷ
V=3,2m/s
Di = 10cm
L = 5cm
De = 10,2cm
Pp =?
1.11 - ) Um viscosímetro de cilindros coaxiais é mostrado na figura. O cilindro externo está ligado a um eixo que transmite uma certa velocidade angular ω por meio de um motor. O Cilindro interno está suspenso por meio de um fio calibrado à torção. Quando o cilindro externo gira, devido as tensões de cisalhamento transmitidas pelo fluido, tende a girar o interno de forma a torcer o fio até que o esforço de torção no mesmo equilibre a ação das tensões de cisalhamento na periferia do cilindro interno. Sobre o fio pode estar montado um ponteiro que indicará sobre um mostrador previamente calibrado, o momento torçor aplicado.
Dados: Mt= momento torçor, D1, De, ω, h, determinar a expressão que permite calcular a viscosidade do fluido à ser testado. Efetuar o problema em duas etapas:
a) Desprezando o efeito do fluido; b) Levando em conta o efeito do mesmo.
Onde ho = altura de líquido que causaria o mesmo efeito na base.
Sugestão : considerar duas experiências com h1 e h2 diferentes, obter Mt1 e Mt2 e calcular o valor de ho.
Solução : Pela lei de Newton do cisalhamento temos :
߬ ߤ ൌ
Mt = Momento torçor ⇒ Mt – Marame = 0 ⇒ Mt = Marame
Mt = Fμ * d
࢚ ሺିࢋࢊ ࢊሻ ࣓ ࢊכࢎכ ࣊כ
1.12 - ) São dados dois planos paralelos à distância de 0,5 cm. O espaço entre os dois é preenchido com
um fluído de ߤൌ ͳͲି ହ^ כ௦ మ. Qual será a força necessária para arrastar uma chapa de espessura 0,
colocada a igual distância dos dois, de área ݉ܿͳͲͲ ଶ^ à velocidade de 0,15 ௦మ.
ܣൌ ͳͲͲ כͳͲି ସ݉^ ଶ^ = 10ି ଷ݉^ ଶ
ܨൌ
ܨൌ ʹ כͳǡͷ כͳͲି ݂݃ܭ
ܨൌ ͵ כͳͲି ହ݂݃ܭ
1.18 - ) Um gás natural tem peso específico relativo 0,6 em relação ao ar a 10000Kgf/m² (abs) e 15°C. Qual o peso deste gás nas mesmas condições de pressão e temperatura? Qual a constante R deste gás?
ܴቀ (^) = 287 ^
మ ௦మ ݃Ǣ^ ൌ ͻǡͺ
௦మቁ
ݎߛൌ Ͳǡ ൌ
ݎܣ൜^ ܲͳ ൌ ͳͲͲͲͲ݂݃ܭ^ ݉Ȁ^
ܶ ͳ ൌ ͳͷι ܥ ʹ ͵ ൌ ʹ ͺͺιܭ
ൌ ݎ ܽߛ݃כݎ ܽߩ ൌ Ͳǡʹ ͳ
݃ߛ ൌ Ͳǡכ ൌ Ͳǡ ݎ ܽߛͳͳ
(^) ଷ
0,711 ݂݃ܭ݉^ ଷ כʹ ͺͺιܭ
݃ߛ ൌ Ͳǡͳͳ
݉^ ଷ^ ൌ ݃ߩ^ ൌ ͲǡͲͳͳ ൌ ݃ߩ
1.19 - ) Calcular o Peso Específico do ar a 45000Kgf/m^2 (abs) e 38° C. (g=10m/s^2).
ߛଷ଼ ι=
(^) ଷ
1.20 - ) Um volume de ݉ͳͲ ଷ^ de dióxido de carbono a 27°C e 13600 మ (ܾܽ^ ݏ)é comprimido até obter-
se ݉ʹ ଷ. Se a compressão é isotérmica qual será a pressão final? Qual a pressão final se o processo fosse adiabático? (k=1,28).
Isotérmico:
(ܲ ͳܸ ͳሻൌ ሺ ܲʹ ܸʹ ሻ
ܲ ʹ ൌ ܲͳ൬
ͳ ܸ ʹ ൰ ൌ ͳ͵ ͲͲכ
Adiabático :
ܲ ʹ ൌ ܲͳ൬
ͳ ܸ ʹ
= 13600 ∗
ଵǡଶ଼ = 106713,
2.1 - Qual a altura da coluna de mercúrio ( ݃ܪߛ ൌ ͳ͵ ͲͲ య ) que irá produzir na base a mesma
pressão de uma coluna de água ( ܪߛଶ0 = 1000 య ) de 5m de altura.
ܲ ൌ ͳͲͲͲ
݉^ ଷ^ ݉ͷכ^ ൌ ͷͲͲͲ
ൌ Ͳǡ͵ ݉ ݑ݉݉͵
2.2 - No Piezômetro inclinado da figura temos ( ܣߛൌ ͳͲͲͲ య ), ( ܤߛൌ ʹ ͲͲͲ య ), L1=20 cm,
L2=30cm e ߙൌ ͵ Ͳ. Qual será a pressão atmosférica é 740m mmHg, qual o valor de P1 em mca, na escala absoluta?
ܲ ͳ ൌ ͳ ݄ܣߛܲ ʹ ݄ܤߛ ݉ݐܣ
h1 = L1 sen 30° = 0,5 * 20cm = 0,1m
h2 = L2 sen 30° = 0,5 * 30cm = 0,15m
P1=0,11000 + 0,152000 + 10064
P1=10464 Kgf/m^2 ou 10,46 mca
2.4 - Determinar a pressão de 3,5 atm nas outras unidades de pressão na escala efetiva e sendo a pressão atmosférica local 740mmHg, determinar a pressão absoluta em todas unidades de pressão.
Pabs = Pef + Patm
Lembrando que;
1tm = 760mmHg = 10330 Kgf/m^2 = 1,033 Kgf/cm^2 = 1,01 bar = 14,7 psi = 10,33 mca
1 3,
֜ ݉݉ൌ Ͳ ݔ ݃ܪ ǡ ͵כͷ ൌ ʹ Ͳ݉݉ ݃ܪ
10330 Kgf mଶ ݔ ֜ ݔൌ ͳͲ͵ ͵ Ͳ Kgf mଶ^
Kgf mଶ
֜ ݔൌ ͳǡͲ͵ ͵
ͳǡܾܽͲͳ ݎ ݔ ֜^ ݔൌ ͳǡܾܽͲͳ^ ݎǡ ͵כͷ ൌ ͵ ǡͷ͵ ͷܾܽ^ ݎ 1 3,5 =^
ͳͶǡ ݅ݏ ݔ ֜^ ݔൌ ͳͶǡ ݅ݏǡ ͵כͷ ൌ ͷͳǡͶͷ ݅ݏ 1 3,5 =^
ͳͲǡܽܿ݉ ͵ ͵ ݔ ֜^ ݔൌ ͳͲǡܽܿ݉ ͵ ͵^ ǡ ͵כͷ ൌ ͵ ǡܽܿ݉ͳͷ^
1 3,
֜ ݉݉ൌ Ͳ ݔ ݃ܪ ǡ ͵כͷ ൌ ʹ Ͳ݉݉ ݃ܪ
ൌ ǡ
ൌ ǡ࢘ࢇ࢈ ൌ ǡ ࢙ ൌ ǡࢇࢉ
݉ݐ ܽͳ ݉ݐ ܽݔ
݉݉ͶͲ ݃ܪ ͳכ ݉݉Ͳ ݃ܪ ൌ ͻ͵ ǡͺ݉ݐ ܽ ͵ െ ܧ
ܾܽܲ ݂݁ܲൌݏ ܽܲ ݉ݐ ൌ ͻ͵ ǡͺ݉ݐ ܽ ͵ െ ܧ ͵ ǡͷ ൌ Ͷǡ݉ݐ ܽͶ
10330 ݂݃ܭ݉^ ଶ
ݔ݂݃ܭ݉^ ଶ
݉݉ͶͲ ݃ܪ כͳͲ͵ ͵ Ͳ݂݃ܭ݉^ ଶ ݉݉Ͳ ݃ܪ = 10058^
ܾܽܲ ݂݁ܲൌݏ ܽܲ ݉ݐ ൌ ͳͲͲͷͺ
Kgf mଶ^ = 46158^
Kgf mଶ
1,033 ݂݃ܭ݉ܿ^ ଶ
ݔ݂݃ܭ݉ܿ^ ଶ
݉݉ͶͲ ݃ܪ ͳǡכͲ͵ ͵ ݂݃ܭ݉ܿ^ ଶ ݉݉Ͳ ݃ܪ
ܾܽܲ ݂݁ܲൌݏ ܽܲ ݉ݐ ൌ ͳǡͲͲͷͺ
ͳǡܾܽͲͳ ݎ ܾܽݔ ݎ
݉݉ͶͲ ݃ܪ ͳǡכܾܽͲͳ ݎ ݉݉Ͳ ݃ܪ ൌ ͻͺ͵ ǡͶʹ ܾܽ ͵ െ ܧ ݎ
ܾܽܲ ݂݁ܲൌݏ ܽܲ ݉ݐ ൌ ͻͺ͵ ǡͶʹ ܧെ ͵ ܾܽ ݎ ͵ ǡܾܽͷ ͷ͵ ݎൌ ͶǡͷͳͺͶܾܽ ݎ
ͳͶǡ ݅ݏ ݔ݅ݏ
݉݉ͶͲ ݃ܪ ͳͶǡכ݅ݏ ݉݉Ͳ ݃ܪ ൌ ͳͶǡ͵ ͳ͵ ݅ݏ
ܾܽܲ ݂݁ܲൌݏ ܽܲ ݉ݐ ൌ ͳͶǡ͵ ͳ͵ ͷͳǡ ݅ݏͶͷൌ ͷǡ ݅ݏ͵ ݅ݏ
ͳͲǡܽܿ݉ ͵ ͵ ܽܿ݉ݔ
݉݉ͶͲ ݃ܪ ͳͲǡכܽܿ݉ ͵ ͵ ݉݉Ͳ ݃ܪ ൌ ͳͲǡܽܿ݉Ͳͷͺ
ܾܽܲ ݂݁ܲൌݏ ܽܲ ݉ݐ ൌ ͳͲǡܽܿ݉Ͳͷͺ ͵ ǡͳͷܽܿ݉ ൌ Ͷǡܽܿ݉Ͳ ʹ
݉݉Ͳ ݃ܪ ݉݉ ݃ܪ ݉݉ݔ ݃ܪ
࢙࢈ࢇࡼ ൌ ǡૠ ࢚ࢇൌ ૡ
ܕ ^ ൌ ǡૡ
ࢉ ^ ൌ ǡૡ࢘ࢇ࢈^ ൌ ǡૠൌ ǡ ࢙ࢇࢉ ൌ ࢍ ࡴ
2.6 - Na figura são mostrados dois cilindros mostrados em série. Se A1 = 60cm, A2 = 20cm^2, A3=40cm^2 e F2= 1400kgf, qual a força F1 necessária para manter o equilíbrio se P1 = 70Kgf/cm^2?
Somatória das forças = 0 , ou seja, F1+F2+P1=
ͳǯܨ ܣ ൌ ܲ ͳ
ͳǯൌܨ ൫ܲ ͳ(ܣͳ െ ܣʹ )൯ 2 ൌ ݂݃ܭͳͶͲͲ
F1=(F1’+F2) = 1400+1400 = 2800Kgf
F1=2800Kgf
ܲ ͳ ൌ ͳ͵ ͵ ͵ ͷ
2.10 ) No manômetro diferencia da figura o fluido A é água , B é óleo e o fluído manométrico é mercúrio. Sendo h1= 25cm, h2 = 100 cm, h3 = 80cm e h4 = 10 cm, qual a diferença de pressão PA-PB?
Dados : ܪߛଶ0 = 1000 య ǡܪߛ = 13600 య ǡߛ× = 800 య
PA + (ܪߛଶ0 ∗ ℎ1 ) + ൫ܪߛ ∗ ℎ2൯+ ൫ܪߛ ∗ ℎ4൯ܲൌ ܤ ൫ܪߛ ∗ ℎ4൯ ሺߛ× ∗ ℎ3)
ܲ ܣ ሺͳͲͲͲ
݉^ ଷ^ כʹ ͷ ሻ ൬ͳ͵ ͲͲ
݉^ ଷ^ כͳͲͲ ൰ ൬ͳ͵ ͲͲ
݉^ ଷ^ ͳͲכ ൰ ܲൌ ܤ ൬ͳ͵ ͲͲ
݉^ ଷ^ ͳͲכ ൰ ሺͺͲͲ
݉^ ଷ^ ∗ 80cm)
ܲ ܣ ሺͳͲͲͲ
כʹ ͷ ሻ ൬ͳ͵ ͲͲ
כͳͲͲ ൰ ൬ͳ͵ ͲͲ
ͳͲכ ൰
ܲൌ ܤ ൬ͳ͵ ͲͲ
݉^ ଷ^ ͳͲכ ൰ ሺͺͲͲ
݉^ ଷ^ ∗ 80cm)
ܲ ܣ ʹ ͷͲ ͳ͵ ͲͲ ͳ͵ Ͳ ൌܲ ܤ ͳ͵ Ͳ ͶͲ
ܲ ܲെ ܣ ܤൌ ͳ͵ Ͳ ͶͲ െ ʹ ͷͲ െ ͳ͵ ͲͲ െ ͳ͵ Ͳ
ܲ ܲെ ܣ ܤൌ െͳ͵ ʹ ͳͲ
2.11 – Calcular a pressão na base do tanque d
Dados :
Pressão no fundo =
Pressão no fundo =
Pressão no fundo =
Pressão no fundo =
Calcular a pressão na base do tanque da figura se o manômetro contem água, quanto será h? a figura se o manômetro contem água, quanto será h?