Um jato de água horizontal atinge uma placa vertical com velocidade de
e se espalha no plano vertical. Se uma força horizontal de 1557 N é necessária para manter a placa estacionária contra o jato, determine a vazão volumétrica de água. Considere que a massa específica da água é
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um jato de água que bate numa placa vertical com uma velocidade de
. Para manter a placa parada, precisa de uma força horizontal de
. A massa específica da água é
. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a vazão volumétrica da água, ou seja, quanto volume de água está passando por segundo.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender como a força está relacionada à vazão de água. Quando o jato de água bate na placa, ele transfere quantidade de movimento para a placa. A força necessária para manter a placa parada é igual à taxa de variação da quantidade de movimento da água.
A fórmula que relaciona força (
), massa específica (
), vazão volumétrica (
) e velocidade (
) é:
Passo 3
Agora, queremos isolar a vazão volumétrica (
) na equação. Para isso, vamos rearranjar a fórmula:
Passo 4
Vamos agora substituir os valores que temos na fórmula:
Passo 5
Fazendo as contas:
Resposta
A vazão volumétrica da água é de aproximadamente
.