A água sai do tubo com 3 pol. de diâmetro a uma velocidade de e é dividida pelo difusor em forma de cunha. Determine a força que o escoamento exerce sobre o difusor em função do ângulo do difusor. Faça um gráfico dessa força (eixo vertical) versus para ). Indique valores para incrementos de .
Passo 1
Pessoal, para essa questão consideramos que o fluido é estacionário e ideal de modo que podemos usar a equação da continuidade:
Substituindo os valores que o enunciado nos deu, temos:
Por ser de fluxo livre nós temos as pressões . Como a mudança na altitude é desprezível e as pressões nos pontos , e então as velocidades nesses pontos também são iguais:
Agora podemos encontrar a força de escoamento através da equação de equilíbrio.
Passo 2
Pelo diagrama de corpo livre:

Temos,
Então, substituindo os valores:
Mas nós sabemos que a soma das vazões em e precisa ser igual ao que entra em , ou seja,
Então,
Passo 3
Agora podemos atribuir valores para entre
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Plotando o gráfico, temos:
