4{ }^{\text {a }} 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;

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.
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
p + \tfrac{1}{2}\rho v^{2} = p_{0},
onde:
  • p é a pressão estática (a pressão do fluido em movimento, medida perpendicular ao escoamento);
  • \rho é a densidade do fluido (constante para incompressível);
  • v é a velocidade do fluido no ponto considerado;
  • p_{0} 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:
q \equiv \tfrac{1}{2}\rho v^{2}.
Substituindo em \;p + q = p_{0}\; obtemos imediatamente
q = p_{0} - p.
E, isolando v,
v = \sqrt{\dfrac{2(p_{0}-p)}{\rho}}.
Interpretação prática: se você mede p_{0} (porta voltada ao escoamento) e p (porta estática), calcula p_{0}-p que é exatamente a pressão dinâmica q, e daí obtém v.

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 p_{0} porque o fluido ali é praticamente trazido à velocidade zero (ponto de estagnação).
  • As portas laterais ou um furo separado medem a pressão estática p perpendicular ao escoamento, para não captar efeitos de velocidade.
  • O dispositivo típico que se usa chama-se “Pitot-estático”: ele fornece p_{0} e p; a pressão dinâmica q não é medida diretamente, ela é calculada como q=p_{0}-p.
    Portanto, o Pitot não mede diretamente q; ele mede p_{0} e p e daí obtém q.

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 p_{0} e p usamos v=\sqrt{2(p_{0}-p)/\rho}. Logo (a) é correta.
  • Alternativa (b): “A pressão de estagnação … medida quando o fluido é desacelerado até velocidade nula.” Isso é a definição de p_{0}; portanto (b) é correta.
  • Alternativa (c): “A pressão estática … medida normalmente (perpendicularmente) à direção do escoamento.” Isso descreve como se mede p 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: q=p_{0}-p e v=\sqrt{2q/\rho}. 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 q; ele mede p_{0} e p, e a pressão dinâmica é obtida por subtração. A alternativa (e) diz que se estima a velocidade a partir da medição de q e p_{0}. Tecnicamente, se você tivesse uma forma de medir q diretamente, sim, q por si só dá v (porque v=\sqrt{2q/\rho}), e p_{0} 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 p_{0} e p. Além disso, afirmar que a velocidade é estimada a partir de q e p_{0} é redundante/enganosa: com q sozinho já se obtém v, e a medição prática padrão é p_{0} e p, não q e p_{0}. 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
v=\sqrt{\dfrac{2(p_{0}-p)}{\rho}},
e lembrar que o Pitot mede p_{0} e p; não mede diretamente q. Assim a alternativa que contradiz isso ou apresenta medição direta de q pelo Pitot é a que está errada.

Resposta

e)

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