Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Munson, Mecânica dos Fluidos- Ed: 4º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 31
O bocal curvo mostrado na fig está instalado num tubo vertical e descarrega água na atmosfera. Quando a vazão é igual a , a pressão relativa no flange é . Determine a componente vertical da força necessária para imobilizar o bocal. O peso do bocal é e o volume interno do bocal é . O sentido da força vertical é para baixo ou para cima?
Passo 1
E aí, galerinha! Oia nós aqui de novo!
Mais um exercício de conservação de massa!
Vamos começar fazendo um esboço, delimitando o volume de controle e destacando as forças atuantes nesse sistema...
Dessa forma, aplicando a fórmula da conservação de massa ao longo do volume de controle, temos que...
E quando a gente tá falando em volume de controle e conservação de massa... Considerando o nosso escoamento como incompressível, temos que a vazão vai ser a mesma ao longo de todo o fluxo do líquido...
Passo 2
Assim, aplicando o somatório das forças na direção vertical, em relação à , temos que...
Como , então...
E pela equação de conservação de massa, temos que...
Para , temos também que...
E como , então...
Passo 3
Com base nisso, temos que a equação de vai ficar assim:
E substituindo os valores numéricos, obtemos que...
Como o sinal deu positivo, a força é para baixo! Conforme adotamos em nossa convecção!