5° Lista de Exercícios de Mecânica dos Fluidos ( Prof. Gilberto Garcia Cortez)
1- O bocal curvo na Figura está instalado num tubo vertical e descarrega água na atmosfera.
Quando a vazão é igual a 0,1 m3/s a pressão relativa no flange é 40 kPa. Determine a
componente vertical da força necessária para imobilizar o bocal. O peso do bocal é 200N e o
volume interno do bocal é 0,012 m3. O sentido da força vertical é para cima ou para baixo?
Dado: ρágua = 999 kg/m3.
Resp.: FAz = 482 N (para cima)
2- Determine os módulos e os sentidos das componentes nas direções x e y da força
necessária para imobilizar o conjunto cotovelo-bocal esboçado na Figura. Determine também
os módulos e sentidos dos componentes das forças exercidas pelo cotovelo e pelo bocal sobre
o escoamento de água. Dado: ρágua = 999 kg/m3.
Resp.: FAz = 0; FAx = 8380 N; Ry = FAz = 0; Rx = FAx = 8380 N
3- A Figura abaixo mostra uma conexão do tipo “Tee” descarregando dois jatos d’água na
atmosfera. Admitindo que os efeitos viscosos e gravitacionais sejam desprezíveis, determine
as componentes, nas direções x e y, da força que atua no tubo conectado ao “Tee”. Dado: ρágua
= 999 kg/m3.
Resp.: Fx ≅ 72.000 N (para a direita); Fy ≅ 67.400 N (para cima)
4- O bocal horizontal na Figura descarrega água na atmosfera. O componente na direção x da
força necessária para imobilizar o bocal, FAx, é igual a 6455 N quando o manômetro indica
pressão relativa de 69 kPa. Determine, nestas condições, a vazão em volume no bocal e o
componente na direção y da força necessária para imobilizar o bocal. Dado: ρágua = 999 kg/m3.
Resp.: Q ≅ 0,2 m3/s; FAy ≅ 2.742 N
5- Uma placa circular com diâmetro de 300 mm2 é mantida perpendicular a um jato horizontal
axissimétrico de ar que apresenta velocidade e diâmetro iguais a 40 m/s e 80 mm. Um furo no
centro da placa cria um outro jato de ar que também apresenta velocidade igual a 40 m/s, mas
20 mm de diâmetro. Determine a componente horizontal da força necessária para imobilizar a
placa circular. Dado: ρar = 1,23 kg/m3.
Resp.: FAx = 9,27 N
6- A Figura abaixo mostra um jato incidindo numa cunha. A força necessária para imobilizar
a cunha apresenta componentes horizontal e vertical respectivamente igual à FH e FV.
Admitindo que os efeitos gravitacionais sejam desprezíveis e que a velocidade do fluido é
constante ao longo de todo o escoamento, determine a razão entre as componentes da força
necessária para imobilizar a cunha, FH/FV.
Resp.: FH/FV = - 0,27
7- A Figura mostra um jato vertical e circular de ar atingindo um defletor cônico. Note que é
necessária uma força de 0,1 N para imobilizar o cone. Nestas condições, determine a massa
do defletor. Admita que o módulo do vetor velocidade seja constante em todo o escoamento.
Dado: ρar = 1,23 kg/m3.
Resp.: Mcone = 0,108 Kg
8- A Figura mostra um jato de ar horizontal incidindo numa placa vertical. O módulo da força
necessária para imobilizar a placa é igual a 12 N. Qual é a leitura do manômetro instalado na
tubulação de ar? Admita que o escoamento seja incompressível e sem atrito. Dado: ρar = 1,23
kg/m3.
Resp.: P1 = 1820 Pa
9- O dispositivo esboçado na Figura descarrega água na atmosfera. Determine o módulo da
componente horizontal da força que atua no flange que mantém o dispositivo na posição
indicada. Despreze os efeitos gravitacionais e viscosos.
Resp.: FAx = 10.177 N
10- Água escoa verticalmente no tubo mostrado na Figura. O perfil de velocidade na seção (1)
é uniforme e na seção (2) é dado por:
1/ 7
R−r
V = wC 
 .k
 R 
onde V é o vetor velocidade local, wC é a velocidade axial na linha de centro, R é o raio do
tubo e r a coordenada radial. Desenvolva uma expressão para a perda de pressão que ocorre
entre as seções (1) e (2).
Rz
2
Resp.: P1 - P2 =
+ 0,02 ρ w1 + g ρ h
2
πR