Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Munson, Mecânica dos Fluidos- Ed: 4º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 33
A fig mostra uma conexão do tipo “Tee” descarregando dois jatos d’água na atmosfera. Admitindo que os efeitos viscosos e gravitacionais são desprezíveis, determine as componentes nas direções e , da força que atua no tubo conectado ao “Tee”.
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 a equação de força para os componentes em , temos que...
Como pela figura, podemos ver que...
Então, ficamos com:
Passo 3
Agora, como pela conservação de massa, temos que:
Ou reescrevendo...
Isolando e substituindo os valores numéricos podemos obter a velocidade na primeira seção:
Passo 4
E para achar a pressão na seção (1), vamos usar a equação de Bernoulli para o fluido entre as seções (1) e (2):
Isolando e substituindo os valores numéricos...
Como , então:
Passo 5
Aí então fica de boas! Com base na equação do final do :
Passo 6
Para achar a componente , vamos usar a mesma equação de força.... Dando uma olhada na figura, temos que:
Pronto! Encontramos nossas respostas!