Questão: O Tubo de Pitot é um dispositivo projetado a partir da aplicação da equação de Bernoulli. Com relação ao princípio de funcionamento desse dispositivo assinale a alternativa INCORRETA:
a) Permite estimar a velocidade de um fluido a partir da medição de suas pressões estática e de estagnação;
b) A pressão de estagnação, também denominada de pressão total, é aquela medida quando o fluido é desacelerado até velocidade nula;
c) A pressão estática, é aquela medida normalmente (perpendicularmente) à direção do escoamento;
d) A pressão dinâmica e, por sua vez a velocidade, pode ser calculada pela diferença entre a pressão de estagnação e a pressão estática;
e) Permite estimar a velocidade de um fluido a partir da medição de suas pressões dinâmica e de estagnação;
a) Permite estimar a velocidade de um fluido a partir da medição de suas pressões estática e de estagnação;
b) A pressão de estagnação, também denominada de pressão total, é aquela medida quando o fluido é desacelerado até velocidade nula;
c) A pressão estática, é aquela medida normalmente (perpendicularmente) à direção do escoamento;
d) A pressão dinâmica e, por sua vez a velocidade, pode ser calculada pela diferença entre a pressão de estagnação e a pressão estática;
e) Permite estimar a velocidade de um fluido a partir da medição de suas pressões dinâmica e de estagnação;
Passo 1
O enunciado pede: identificar a alternativa INCORRETA sobre o princípio de funcionamento do Tubo de Pitot. As alternativas são:
a) Permite estimar a velocidade de um fluido a partir da medição de suas pressões estática e de estagnação;
b) A pressão de estagnação, também denominada de pressão total, é aquela medida quando o fluido é desacelerado até velocidade nula;
c) A pressão estática, é aquela medida normalmente (perpendicularmente) à direção do escoamento;
d) A pressão dinâmica e, por sua vez a velocidade, pode ser calculada pela diferença entre a pressão de estagnação e a pressão estática;
e) Permite estimar a velocidade de um fluido a partir da medição de suas pressões dinâmica e de estagnação.
a) Permite estimar a velocidade de um fluido a partir da medição de suas pressões estática e de estagnação;
b) A pressão de estagnação, também denominada de pressão total, é aquela medida quando o fluido é desacelerado até velocidade nula;
c) A pressão estática, é aquela medida normalmente (perpendicularmente) à direção do escoamento;
d) A pressão dinâmica e, por sua vez a velocidade, pode ser calculada pela diferença entre a pressão de estagnação e a pressão estática;
e) Permite estimar a velocidade de um fluido a partir da medição de suas pressões dinâmica e de estagnação.
Informações relevantes dadas implicitamente pelo enunciado: o Tubo de Pitot relaciona pressões medidas no escoamento (estática e de estagnação) com a velocidade do fluido; as alternativas envolvem definições e relações entre pressão estática, pressão de estagnação (total) e pressão dinâmica.
Passo 2
Vamos colocar a relação fundamental que o Tubo de Pitot usa (a fórmula que você precisa decorar e saber aplicar na prova). Para um escoamento estacionário, incompressível e sem perdas, a relação usada é
onde:
-
é a pressão estática (a pressão do fluido em movimento, medida perpendicular ao escoamento); -
é a densidade do fluido (constante para incompressível); -
é a velocidade do fluido no ponto considerado; -
é a pressão de estagnação (também chamada de pressão total), ou seja, a pressão quando o fluido é trazido à velocidade nula sem troca de energia.
Expliquei cada variável porque na prova às vezes te pedem interpretar fórmulas — saiba o que cada símbolo significa.
Passo 3
Definimos a pressão dinâmica e isolamos a velocidade. A pressão dinâmica é a energia cinética por unidade de volume do fluido:
Substituindo em
obtemos imediatamente
E, isolando
,
Interpretação prática: se você mede
(porta voltada ao escoamento) e
(porta estática), calcula
que é exatamente a pressão dinâmica
, e daí obtém
.
Passo 4
Como funciona o Tubo de Pitot na prática (passo a passo, do jeitinho que cai na prova):
- A porta frontal do tubo, encarada contra o escoamento, mede a pressão de estagnação
porque o fluido ali é praticamente trazido à velocidade zero (ponto de estagnação). - As portas laterais ou um furo separado medem a pressão estática
perpendicular ao escoamento, para não captar efeitos de velocidade. - O dispositivo típico que se usa chama-se “Pitot-estático”: ele fornece
e ; a pressão dinâmica não é medida diretamente, ela é calculada como .
Portanto, o Pitot não mede diretamente; ele mede e e daí obtém .
Passo 5
Agora avaliamos cada alternativa uma por uma, usando as fórmulas e a explicação prática acima:
- Alternativa (a): “Permite estimar a velocidade … a partir da medição de suas pressões estática e de estagnação.” Isso é verdadeiro: com
e usamos . Logo (a) é correta. - Alternativa (b): “A pressão de estagnação … medida quando o fluido é desacelerado até velocidade nula.” Isso é a definição de
; portanto (b) é correta. - Alternativa (c): “A pressão estática … medida normalmente (perpendicularmente) à direção do escoamento.” Isso descreve como se mede
na prática para não captar efeitos dinâmicos; (c) é correta. - Alternativa (d): “A pressão dinâmica e, por sua vez a velocidade, pode ser calculada pela diferença entre a pressão de estagnação e a pressão estática.” Exato:
e . Então (d) é correta. - Alternativa (e): “Permite estimar a velocidade … a partir da medição de suas pressões dinâmica e de estagnação.” Aqui temos um problema: o Tubo de Pitot não mede diretamente a pressão dinâmica
; ele mede e , e a pressão dinâmica é obtida por subtração. A alternativa (e) diz que se estima a velocidade a partir da medição de e . Tecnicamente, se você tivesse uma forma de medir diretamente, sim, por si só dá (porque ), e não é necessário; mas a afirmação é incorreta no contexto do Tubo de Pitot porque o dispositivo não mede a pressão dinâmica diretamente — ele mede e . Além disso, afirmar que a velocidade é estimada a partir de e é redundante/enganosa: com sozinho já se obtém , e a medição prática padrão é e , não e . Portanto (e) é a alternativa incorreta segundo a formulação do enunciado sobre o Tubo de Pitot.
Passo 6
Resumo final e motivação curta para te deixar confiante: a forma correta e usada na prova é lembrar a fórmula
e lembrar que o Pitot mede
e
; não mede diretamente
. Assim a alternativa que contradiz isso ou apresenta medição direta de
pelo Pitot é a que está errada.
Resposta
e)