Um reservatório vertical, com diâmetro interior de
tem um orifício de 15 mm de diâmetro em seu lado, a
abaixo do nível da água no reservatório. a) Qual é a velocidade da água no jato que sai pelo orifício? (Exemplo 15.11; Física - Vol.1; Keller, Gettys & Stokes)
b) Qual a vazão (volumétrica)?
c) Qual a pressão cinemática do jato?
b) Qual a vazão (volumétrica)?
c) Qual a pressão cinemática do jato?
Passo 1
O enunciado dá um reservatório com um orifício lateral de diâmetro interno
(ou
), situado a uma profundidade
abaixo da superfície livre da água. Estamos em Mecânica dos Fluidos, e vamos usar a equação de Bernoulli simplificada (ou Lei de Torricelli) para determinar a velocidade de saída, depois a vazão volumétrica e, por fim, a pressão dinâmica do jato.
Passo 2
Aplicamos Bernoulli entre a superfície livre (onde a pressão é atmosférica e a velocidade praticamente nula) e o orifício (também à pressão atmosférica, desprezando perdas). Assim surge a Lei de Torricelli:
Passo 3
Substituindo
e
na fórmula obtemos
Passo 4
A área do orifício é
Passo 5
A vazão volumétrica é
Passo 6
A pressão dinâmica (ou pressão cinemática) do jato é
com
, logo
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)