Questão 2 (20%) - Preencha os dados da tabela de forma que o escoamento da água seja laminar. Para os seus dados, qual o valor do fator de atrito? Mostre os cálculos
Temperatura da água
Massa Específica (\rho)
Viscosidade (\mu)
Diâmetro da Tubulação
Velocidade
Vazão Volumétrica (\mathrm{Q})

Passo 1

O enunciado pede para preencher uma tabela com dados de escoamento de água de modo que o fluxo seja laminar (isto é, \mathrm{Re}<2000), e em seguida determinar o fator de atrito f. Para isso vamos usar as propriedades da água a uma certa temperatura, a definição de número de Reynolds e a fórmula do fator de atrito em escoamento laminar, que é
f = \frac{64}{\mathrm{Re}}.

Passo 2

Primeiro escolhemos uma temperatura para a água e suas propriedades correspondentes. Uma escolha comum é 20^\circ\mathrm{C}, em que a massa específica e a viscosidade são
\rho = 998\\ \mathrm{kg/m^3}, \quad \mu = 1{,}002\times10^{-3}\\ \mathrm{Pa\cdot s}.

Passo 3

Agora definimos o diâmetro da tubulação D e a velocidade média do fluxo v de modo que \mathrm{Re}<2000. Tomemos
D = 0{,}05\\ \mathrm{m}, \quad v = 0{,}03\\ \mathrm{m/s}.
Calculamos o número de Reynolds por
\mathrm{Re} = \frac{\rho\,v\,D}{\mu} = \frac{998 \times 0{,}03 \times 0{,}05}{1{,}002\times10^{-3}} \approx 1495,
que é menor que 2000, confirmando escoamento laminar.

Passo 4

Com D e v conhecidos, determinamos a vazão volumétrica Q por
Q = v\,\frac{\pi D^2}{4} = 0{,}03 \times \frac{\pi (0{,}05)^2}{4} \approx 5{,}89\times10^{-5}\\ \mathrm{m^3/s}.

Passo 5

Finalmente, o fator de atrito em escoamento laminar é
f = \frac{64}{\mathrm{Re}} = \frac{64}{1495} \approx 0{,}0428.

Resposta

Temperatura da água: 20^\circ\mathrm{C}
Massa específica \rho: 998\\ \mathrm{kg/m^3}
Viscosidade \mu: 1{,}002\times10^{-3}\\ \mathrm{Pa\cdot s}
Diâmetro da tubulação D: 0{,}05\\ \mathrm{m}
Velocidade v: 0{,}03\\ \mathrm{m/s}
Vazão volumétrica Q: 5{,}89\times10^{-5}\\ \mathrm{m^3/s}
Fator de atrito: f\approx0{,}0428.

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