Calcule a força sobre a pá da turbina pelton. Diametro de entrada
. Velocidade na entrada
. Diga que critérios adotou para resolver o exercicio?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a força que age sobre a pá de uma turbina Pelton. Pra isso, vamos usar conceitos de física sobre a mudança de quantidade de movimento (momentum) da água que bate na pá. Vamos precisar saber o diâmetro da entrada da água, que é 0,1 metros, e a velocidade com que a água está entrando, que é 2 metros por segundo. Além disso, vamos assumir que estamos lidando com água pura, então a densidade dela é 1000 kg/m³.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a área pela qual a água está entrando na turbina. Como a entrada tem formato circular, usamos a fórmula da área do círculo:
Aqui, $ d = 0,1 $ metros.
Passo 3
Substituindo o valor do diâmetro na fórmula:
Passo 4
Agora, vamos calcular a massa de água que está passando pela entrada por segundo, também conhecida como taxa de fluxo de massa ($ \dot{m} $). A fórmula é:
Onde:
- $ \rho = 1000 , kg/m³ $ (densidade da água)
- $ A = 0,00785 , m² $
- $ v = 2 , m/s $
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Passo 6
Agora, vamos calcular a força aplicada na pá da turbina. A força ($ F
\Delta v $) da água. Como a água bate na pá e muda de direção totalmente, a mudança na velocidade é:
Então,
Passo 7
Substituindo os valores:
Resposta
A força sobre a pá da turbina Pelton é de aproximadamente 62,8 Newtons.