Questäo 1. ( 1,5 pts) Água é borrifada para baixo a
através de um furo de 10 mm de diámetro. Qual é a força atuante sobre uma placa perpendicular ao jato imediatamente fora do bocal? Se a placa for colocada 4 m abaixo da abertura do jato, qual será a força atuante sobre ela?
Passo 1
O enunciado diz que a água sai para baixo com velocidade inicial
por um furo de diâmetro
. Queremos a força que a água exerce sobre uma placa perpendicular ao jato, usando o princípio da quantidade de movimento (momento): como a água bate e para na placa, ela transfere toda a sua quantidade de movimento por segundo, gerando uma força
.
Passo 2
Calcular a vazão mássica
. Primeiro a área do furo:
Como
e
,
Passo 3
Imediatamente fora do bocal a velocidade é
. A força é
Passo 4
Quando a placa fica
abaixo, a água acelera pela gravidade. Pela conservação de energia (ou queda livre),
Passo 5
A vazão mássica continua
, mas agora
. A força passa a ser
Resposta
Imediatamente após o bocal:
A abaixo:
A