47 / 56 48 / 56 secção quadrada. MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA 3ºANO MECÂNICA DOS FLUIDOS II Exame - 12 de Junho de 2008 1. (9 v) – Considere a instalação de filtragem de água representada esquematicamente na figura. A tubagem tem 25 mm de diâmetro e uma rugosidade característica de 0,05 mm. Considere os seguintes coeficientes de perda localizada: Kjoelho=0,6; Kentrada=0,5; Kválvula=2; Kfiltro=4. Despreze as perdas de carga em linha no troço horizontal onde está montada a bomba. Propriedades da água: ρ=1000 kg/m3; µ=10-3 Pa.s; psat=2300 Pa a) Calcule a potência do motor de accionamento da bomba para circular um caudal de 120 l/min, se o rendimento do conjunto for de 65%. b) Para o mesmo valor do caudal calcule a pressão à entrada da bomba (ponto A) e comente a possibilidade de a mesma entrar em cavitação. | patm=105 Pa Filtro d) Admita que a curva de altura manométrica da bomba era convenientemente traduzida pela expressão . HB=30-7,65×105×V2 (SI). e dispõe de um pequeno motor de 4 kW, estimando-se que o rendimento global da transmissão seja de 80%. A massa total é de 140 kg, incluindo o condutor. Admite-se que para as velocidades em causa neste problema a força de atrito de rolamento, Fr, pode ser dada pela expressão Fr/V=0,8 [N.s/m]. a) Sabendo-se que a velocidade máxima atingida é de 90 km/h, determine o coeficiente de arrasto aerodinâmico do veículo. b) Para um coeficiente de arrasto de 0,35, determine a velocidade máxima com que o veículo sobe uma rampa de 3º de inclinação quando o vento (ρ=1,2 kg/m3; µ=1,8×10-5 Pa.s) sopra a favor, com a velocidade de 36 km/h. 2m c) Ainda para o mesmo caudal faça uma estimativa da velocidade do escoamento no eixo da conduta a meio do troço vertical que integra o filtro. 3 (5 v) – O steven-móvel (Eco-Inegi) representado na figura tem 0,75 m2 de área frontal 2m c) Fale das diferentes contribuições para o arrasto aerodinâmico verificado sobre um corpo deste tipo, da sua magnitude relativa e de como, eventualmente, podem variar com a velocidade de deslocamento. 4. (3 v) – A partir de um reservatório contendo ar (γ=1,4; R=287 J/kg/K) a uma 2m 2m Para aumentar o caudal em circulação decidiu-se instalar, em paralelo com a existente, uma segunda bomba igual. Desprezando as A perdas de carga localizadas nos acessórios necessários para esta nova montagem, estime qual o caudal que passará a circular na instalação. pressão de 200 kPa e uma temperatura de 500 K pretende-se produzir um escoamento supersónico numa conduta de secção circular. a) Diga qual a forma que deverá ter essa conduta e explique resumidamente as transformações porque passa o escoamento até atingir a condição desejada. b) Se pretendermos assim expandir um caudal de 3 kg/s até um número de Mach de 2,5, admitindo que o processo é adiabático e isentrópico, qual deverá ser o diâmetro da conduta na saída? e) Diga que dispositivos poderiam ser utilizados para efectuar a monitorização do caudal numa instalação deste tipo, descrevendo sucintamente o princípio de funcionamento de cada um e o local conveniente para a sua colocação. No caso de pretender fazer essa monitorização em permanência, diga que tipo de dispositivo de medição utilizaria e porquê. 2 (3 v) – Pretende-se dimensionar uma conduta para circulação de um caudal de 1440 m3/h de ar (ρar=1,2 kg/m3; νar=1,5×10-5 m2/s), num material cuja rugosidade é de 0,015 mm, sendo necessário decidir entre a secção circular e a quadrada. Pretendendo-se que a perda de carga não ultrapasse 1,2 mm de H2O por metro de conduta, calcule o diâmetro que deverá ter a conduta de secção circular e o lado da de MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 49 / 56 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA 3ºANO MECÂNICA DOS FLUIDOS II Recurso - 7 de Julho de 2008 50 / 56 bombagem que seria necessário prever para a sua operação, ainda para o caudal de 36 m3/h. 2 (2 v) – No cálculo dos escoamentos em condutas de secção não circular, fazemos algumas suposições e, no essencial, adoptamos uma abordagem decalcada da utilizada no estudo dos escoamentos em condutas de secção circular, à qual são acrescentados alguns passos, no sentido de melhorar a precisão do cálculo. 1. (10 v) – A instalação representada na figura destina-se à medição de coeficientes de perda de carga em acessórios, montados entre os pontos C e D, e a rugosidade de tubagens, intercalando troços de 1 m de comprimento e 50 mm de diâmetro entre os pontos E e F. O fluido de trabalho é água (ρ=1000 kg/m3; µ=10-3 Pa.s). A parte fixa da instalação, com um comprimento total de 10 m, é constituída por tubagens também de 50 mm de diâmetro e rugosidade ε=0,0015 mm. A válvula V, instalada no by-pass, permite efectuar a regulação do caudal na instalação. Explique os traços mais importantes dessa abordagem e os aspectos principais em que os dois escoamentos diferem. Coeficientes de perda de carga localizada: entrada da conduta, Ke=0,5; “tês” em linha, Kl=0,9; através da qual o ar do laboratório é aspirado, é quadrada, com 1 m de lado, e tem de comprimento 2 m. Pretende-se ensaiar aí o efeito do escoamento sobre corpos, para velocidades entre os 2 e os 20 m/s. “tês” em derivação, Kd=1,4; curvas, Kc=0,95. a) Calcule o coeficiente de perda de carga do acessório P se o desnível h verificado no manómetro de mercúrio (d=13,6) for de 525 mm, quando circula na conduta principal um caudal de 36 m3/h. b) Se, ainda para um caudal de 36 m3/h, a diferença entre as pressões nos pontos E e F for de 17700 Pa, qual a rugosidade característica do tubo ensaiado? c) Em determinadas circunstâncias, KP=5 e rugosidade do tubo em ensaio ε=0,25 mm, a bomba debita um caudal de 72 m3/h. Qual deverá se r a perda de carga localizada introduzida pela válvula V para que o caudal se divida equitativamente pelo by-pass e pela conduta principal? d) Comente a afirmação seguinte, justificando devidamente: o desnível verificado no manómetro é proporcional ao caudal em circulação, uma vez que o coeficiente de perda de carga é independente do regime de escoamento. patm=100 kPa 0,2 m 1,2 m F 1m [Refira-se a temas como o regime de escoamento, o coeficiente de fricção de Darcy, os diâmetros hidráulico e efectivo, etc.] 3 (5 v) – A secção de trabalho de um túnel de vento, precedida de uma contracção Propriedades do ar: ρ=1,2 kg/m3; µ=1,8×10-5 Pa.s a) Faça uma estimativa da percentagem da secção que, a meio do seu comprimento, poderá ser utilizada para os ensaios, sabendo-se que se pretende um perfil de velocidades tão plano quanto possível. b) Um dos corpos ensaiados é um perfil alar, com 980 mm de envergadura e 245 mm de corda. A balança aerodinâmica que mede a sustentação e o arrasto detectou, para uma velocidade de ensaio de 15 m/s, uma solicitação vertical de 30 N e um arrasto de 3 N. Qual o valor aproximado do CD∞ do perfil? c) Por que razão alguns aviões, e também certos modelos de aerogerador, têm as extremidades das asas (pás, no caso dos aerogeradores), como que dobradas, fazendo um ângulo acentuado com o plano do resto da asa? Descreva o fenómeno que, dessa forma, se pretende minimizar. E D P C B A h V e) Para medir o caudal de água em circulação, pensou-se em intercalar no troço horizontal superior uma placa orifício com um β=0,7 e um coeficiente de descarga dado pela expressão: Cd=0,5959+91,71 β2,5 ReD-0,75 Sabendo que a queda de pressão efectiva que este dispositivo introduz no escoamento é de metade da diferença de pressões gerada, calcule o acréscimo em potência de MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 4. (3 v) – Um avião voando a Ma=1,8 a uma altitude de 1000 m sobrevoa um ponto de referência onde o som emitido pelo aparelho é registado. Considere que a temperatura do ar é homogénea no espaço em causa e igual a 5 ºC. Propriedades do ar: γ=1,4; R=287 J/kg/K a) Calcule a distância percorrida pelo avião desde que passa pelo ponto em questão até que o som por si emitido é aí detectado. b) Para responder à alínea anterior teve que calcular a velocidade do som no ar. Explique sumariamente o processo da propagação do som e diga por que razão a velocidade respectiva seria substancialmente maior se o meio em causa fosse a água em vez do ar. MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 51 / 56 52 / 56 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA 3ºANO MECÂNICA DOS FLUIDOS II 3. (5 v) – Uma esfera lisa (Retrans=5×105), de madeira (d=0,9), com 15 cm de Exame - 25 de Junho de 2009 diâmetro e suspensa por um fio, está sujeita à acção de um escoamento (ρ=1,2 kg/m3; µ=1,8×10-5 Pa.s) conforme mostra a figura. 1. (9 v) – Considere a instalação de demonstração de medidores de representada na figura, funcionando em regime K=12 K=2 permanente com um caudal P K=2,5 de água (ρ=1000 kg/m3; K=6 µ=10-3 Pa.s) de 20 l/min. A água circula na instalação K=5 em circuito fechado, por acção de uma bomba, sendo a alimentação proveniente de um reservatório à pressão 1 2 3 atmosférica (105 Pa) situado K=2 na base do banco hidráulico. caudal Tubagem: D=30 mm L=6 m ε=0,05 mm Kentrada=1,5 Venturi: β=0,50 1- entrada 2- garganta 3- saída a) Encontre uma expressão, o mais simplificada possível, relacionando o ângulo θ com a velocidade do escoamento, V, que seja válida na gama 5 < V < 50 m/s. θ V b) Calcule a tensão no fio para uma velocidade de escoamento de 10 m/s. Caso a esfera tivesse um acabamento superficial rugoso o valor encontrado seria muito diferente? Justifique convenientemente a sua resposta. c) Na ausência de escoamento, e se o fio se partisse, qual a velocidade terminal que a esfera atingiria? Faça uma descrição sucinta das fases por que passa o movimento em causa (queda), particularizando as características do escoamento em torno da esfera. Ventur iii a) Sabendo-se que as alturas atingidas pela água nos tubos manométricos são h1=395 mm, h2=185 mm e h3=328 mm, determine os coeficientes de descarga e de perda de carga localizada do tubo de Venturi. b) Faça uma estimativa da velocidade do escoamento no eixo da conduta no ponto P. c) Se a curva característica da bomba puder ser aproximada pela expressão hB = 12 − 8000 × V& (unidades S.I.), determine o caudal em circulação. Despreze, para efeitos deste cálculo, a perda de carga no Venturi. d) Como procederia para verificar a eventual ocorrência de cavitação nesta instalação? Que informação adicional necessitaria? Qual o melhor local para montar a bomba, para evitar a ocorrência de cavitação? Justifique convenientemente as suas respostas. 2. (3 v) – Um grande reservatório contém ar comprimido (γ=1,4; R=287 J/kg/K) à temperatura de 20 ºC. Calcule o caudal que se escapa para atmosfera (patm=100 kPa; T=20 ºC) por uma fenda de 10 cm2 de área nas situações (a) preserv=150 bar e (b) preserv=200 bar, assumindo o escoamento aproximadamente isentrópico. 4. (3 v) – As câmaras de tranquilização dos túneis aerodinâmicos têm no seu interior estruturas cujo objectivo é a eliminação de componentes indesejáveis da velocidade. Essas estruturas, do tipo “favo de abelha”, podem ser constituídas por células de a secção quadrangular (a× ×a) e comprimento L, em a=4 cm arranjos semelhantes ao mostrado na figura. L=25 cm Assumindo tratar-se de um escoamento laminar, do tipo camada limite sobre placa plana, e uma velocidade de aproximação de 12 m/s (ρ=1,2 kg/m3; ν=1,5×10-5 m2/s), calcule: a) A resistência aerodinâmica produzida por cada favo, formado por um total de N×N células. b) A queda de pressão produzida no escoamento ao atravessar uma destas estruturas. U∞=12 m/s N=20 N=20 Justifique os passos do cálculo e comente os resultados obtidos. MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 53 / 56 54 / 56 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENH NGENHARIA MECÂNICA 3ºANO f) Foi instalada uma bomba com uma potência de 1250 W, um pouco superior à necessária para realizar o ensaio referido em e). Para manter o desnível pretendido, 7,7 m, pode-se actuar na válvula VR, abrindo-a parcialmente. Formule a resolução do problema, esquematizando a sequência de operações/cálculos necessários para a determinação do coeficiente de perda de carga localizada dessa válvula, K, que permitiria garantir a condição pretendida. Coeficientes de perda de carga localizada (K) MECÂN ECÂNICA DOS FLUIDOS II Ex Exame – 2010.07.01 1. (11 v) – Numa instalação insta de ensaio de perdas de carga ga em tubagens escoa-se água (ρ=1000 kg/m3, µ=10-3 kg/(m.s), psat=2337 Pa), por gravidade, gra entre dois reservatórios, através atravé de uma conduta de aço (ε=0,046 mm) mm com 50 mm de diâmetro, na qual os o tubos a ensaiar (T) são intercalados. lados. A água retorna ao reservatório superio uperior através de um tubo liso, também de 50 mm de diâmetro. Os ensaios cobrem brem uma u gama de caudais de 2 L/s a 10 L/s. a) Qual o comprime primento mínimo que poderia ter o troço o L, sem se comprometer as condições necessá ecessárias para a realização dos ensaios s no tubo tu T? b) Para um caudal udal de d 7,85 L/s foi medida entre a entrada e a saída saíd de um dos tubos ensaiados uma diferença ça de pressão pe-ps= -10,97 kPa. Qual o valor lor da perda de carga e qual a rugosidade do tub tubo em causa? c) O caudal em circulação circu é medido com recurso à placa-orifício io (PO) (P e a um manómetro diferencial. Qual a gama a de diferenças d de pressão (∆p) que o manómetro ro deverá dev cobrir, atendendo à gama de caudais pretendida? preten Caso se decidisse cidisse substituir a placa-orifício por um rotâmetro, etro, manteria para o medidor a mesma localizaçã lização? Porquê? d) Sendo a curva rva de d NPSH da bomba a indicada na figura,, verifique ver a possibilidade de Válvulas: 0,35 | Joelhos: 0,39 | PO: 0,7 | Entrada: 0,5 | Tlinha: 0,9 | Tramal: 1,2 Placa-orifício β=0,8 | Cd=0,5959+91,71 β 2,5 ReD-0,75 Filtro H=30000×V2 patmosférica 105 Pa 2. (6 v) – Alguns automóveis de competição usam “asas” para produzir uma força descendente e aumentar a aderência à pista, o que lhes permite curvar com velocidades mais elevadas. a) Qual o coeficiente de sustentação da “asa” traseira, sabendo que ela produz uma força descendente de 17 kN a 220 km/h e que tem uma área de 0.8 m2. Considere que a massa específica do ar é 1,2 kg/m3. b) Para vencer a força de arrasto da mesma “asa” traseira em linha recta, a 300 km/h, é necessário despender 450 kW. Uma das equipas descobriu um sistema que, nessa situação, permite reduzir o coeficiente de arrasto em 10%. Estime qual a velocidade que os carros dessa equipa conseguirão atingir, despendendo a mesma potência. c) Comente a seguinte afirmação: “As asas dos aviões produzem uma força de arrasto apenas devido à viscosidade do ar. Se o ar fosse um fluido invíscido, as asas produziriam somente sustentação e nenhum arrasto.”. 3. (3 v) - Um projéctil de forma esférica e 2 cm de diâmetro é disparado atingindo uma velocidade de 240 m.s1. a) Admitindo que pretende simular estas condições em laboratório (escala 1:1), qual a força de arrasto que seria medida? ocorrerem cavitação. na instalação problemas de e) Admitindo todas as válvulas abertas, à excepção o de VR que é mantida fechada, e numa situação em que o tubo a ensaiar saiar é também de aço (ε=0,046 mm), m), calcule ca o caudal escoado por gravidade dade se s for mantido um desnível constant nstante de 7,7 m entre a superfície livre nos dois reservatórios. Qual a potência tência que a bomba deverá transferir ir para par o fluido nestas condições? ca de Fluidos Flu II – 2012/2013 MIEM - Problemas de Mecânica b) Como poderia realizar ensaios a vários números de Mach, mantendo o número de Reynolds constante? Caso assuma alguma simplificação, designadamente quanto à variação das propriedades do ar, explicite-a claramente. ρar=1,225 kg/m3 | µar=1,789×10-5 kg.m-1.s-1 | Rar=286,9 J/(kg.K) | γ =1,4 MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 55 / 56 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA 3ºANO MECÂNICA DOS FLUIDOS II Prova de recurso – 2010.07.19 1. (5 v) – A figura representa parte de uma instalação laboratorial que inclui um tubo de Venturi, três tomadas de pressão estática (1, 2 e 3) e um outro tubo ligado a um manómetro, M. O fluido de trabalho é a água (ρ=1000 kg/m3; ν=10-6 m2/s). patm=100 kPa 1 3 M 2 d1=50 mm d2=15 mm d3=50 mm m3/h, Para um caudal de 1,8 registaram-se as seguintes pressões relativas: p1=18,0 kPa, p2=13,5 kPa e p3=17,0 kPa a) Determine os coeficientes de descarga e de perda de carga do tubo de Venturi. b) Determine a pressão relativa indicada pelo manómetro M, admitindo que na secção em causa o escoamento está totalmente desenvolvido e que é desprezável a perda de carga entre as secções 3 e M. c) Se o sentido do escoamento for invertido, o que espera quanto às eventuais alterações dos coeficientes obtidos na alínea a)? Justifique. 2. (6 v) – Considere a instalação de alimentação de água (ρ=1000 kg/m3; ν=106 m2/s); psat=2300 Pa) representada na figura, funcionando em regime permanente. Todos os troços têm 50 mm de diâmetro e 0,05 mm de rugosidade. A conduta de distribuição é de grande diâmetro. a) Calcule a pressão estática (relativa) na conduta de distribuição para que, com a válvula fechada, o caudal de alimentação do consumidor 2 seja de 18 m3/h. b) Para uma pressão relativa de 360 kPa na conduta de distribuição, determine os caudais nas saídas 1 e 2. Altura [m] desprezável 25 2 B 15 em todos os troços. 3. (6 v) – A "Jabulani" foi a bola desenvolvida para o último Campeonato do Mundo de Futebol. Várias pessoas se manifestaram contra a sua utilização, afirmando que, após ser chutada, “seguia uma trajectória imprevisível”. A bola tem um diâmetro de 22 cm e uma massa de 440 g. Para efeitos do estudo das forças a que está sujeita durante o seu movimento pelo ar, admita tratar-se de uma esfera lisa. ρar=1,2 kg/m3 | µar=1,8×10-5 kg.m-1.s-1 d) Considerando o gráfico ao lado e admitindo que ele é válido para qualquer número de Reynolds, determine a desaceleração causada pela força de arrasto quando, na marcação de um livre, a bola é chutada a 60 km/h efectuando 12 rotações por segundo em torno do seu centro. e) Considere o caso em que a bola se desloca com uma velocidade de 12,5 km/h e efectua 10 rotações por segundo em torno de um eixo horizontal passando pelo seu centro. Utilizando o mesmo gráfico, verifique se a força de sustentação gerada é suficiente para superar o peso da bola. f) Comente a seguinte afirmação, admitindo que a velocidade de rotação da bola permanece constante ao longo da sua trajectória: "Quando um jogador de futebol marca um livre, o efeito de Magnus causa um aumento dos coeficientes de arrasto e de sustentação na parte final da trajectória da bola. Por isso, a variação de velocidade da bola (aceleração/desaceleração) causada pelas forças aerodinâmicas será maior quando a bola se aproxima do guarda-redes do que no momento em que é chutada." 1 Para a resolução desta alínea, considere f=0,02 A c) Faça uma estimativa da força tangencial de interacção do fluido com a parede da tubagem no troço A, para o caudal usado na alínea a), 18 m3/h. Identifique e justifique as hipóteses simplificativas que usar. saídas 1 e 2 para a atmosfera 56 / 56 LA=15 m LB=10 m Joelhos K=0,6 Entrada K=0,5 T-linha K=0,8 T-ramal K=1 Válvula K=6,1 0 Conduta de distribuição MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 4. (3 v) – Ar (Rar=286,9 J/(kg.K); γ =1,4) é mantido num reservatório de grandes dimensões que descarrega para a atmosfera em condições normais de pressão e temperatura (1 bar e 15 ºC). O número de Mach à saída é de 1,8. Considere que o processo ocorre em condições isentrópicas. a) Quais as condições de pressão e temperatura no interior do reservatório? b) Calcule a velocidade do ar na saída do reservatório. MIEM - Problemas de Mecânica de Fluidos II – 2012/2013 2.2 Recurso de 13 de Julho de 2009 +,-./012!34.,5/012!,+!,45,46 45,460/30!+,784370! =>042! +,784370! 4370!12-!9:;312-!33! ! a56(4-2!b!P PN!35!d(/R2!35!D::#! ! ! ! 3 .*/*012!+,3(-.4+*/!5-62*b-5!()!?/(+32!""8#:: #::!e@f)NL!µ8P:bN!;*A-L! 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" ' ! $ 6 7 82 03% 4 " , ' ' % 7 $ " ' " $ $ $ & ' $ $ >?08 " $ F $ " 8 33 = + 5 $ # $ " + $ $ +$ $ # " ) E , $ $ $ $ " ( " 7 + $ " ! % 53 $ $ : $ + " $ # # " , " # :% $ ρ 0 + 6 7 82 ν 0 +(A $ ! $ + ' + , ( 2m # % , 5 " A $ $ 87 2m " " " 2m $ $ ' ER " 5 $ " , $ , ! " ! $ $ V # ( 0 CD % % 4 $ " Filtro = , $ $ " + " - % + 4 $ 9 % (AB $ $ , $ . @+1(A 5 $ 2m $ $ $ $ # " 5 + $ # " $ 1(;% ' & ' $ " 5 % 2" 0 8 $ / ' & 8 µ0 " ) $$ $ 5 < " ( 0 2 . - ρ0 $ " : $ ' " $ $ ' 3 5 %& O $ ./ $ $ * $ 0 +12 . , SÃ # $ , " $*" % # " $ $ $ $ $ + $ $ / # >G " $ $ % ! ! ( )* + * + % / ' 5 % 6 # 07 , ! . & " #$ & % -" # 0 1 ( 23* 0 4* ! / , 8 : 9 * ; 9 µ1- (>- % : * / ;< .& ! ρ1- ! # 0 ;= ;? # 07* @ % . 8 % ; + A ! 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A redução da velocidade até à imobilização lização total faz se por meios mecânicos convencionais. ρar = 1.2 kg m 3, g= 9,81 m s 2 , após ap libertação do para SÃ O 3 O procedimento to de aterragem inclui uma fase, imediatamente ente antes de tocar no solo, em que o piloto oto mantém m a velocidade de aterragem durante rante 200 m. Determine a potência dos motore otores e energia despendida nesta fase da aterrag terragem. Em condições normais, norm qual o tempo de atuação do para quedas? qued Sabendo que a imobilização imo total tem que ocorrer numa distância distân inferior a 4 600 m, o comprimento da pista p de aterragem do , determine o comprimento da a pista disponível para imobilizar o quedas. V ER (3 v) Um túnel de vento to supersónico, sup alimentado por um reservatório reserv de ar comprimido, é constit onstituído por uma tubeira (contração ção e difusor), que descarrega para o ambiente am à pressão atmosférica,, a uma temperatura de 10 ◦C. Pretende realizar se uma experiência riência na qual é requerido que o número mero de Mach na saída seja igual a 2. A secção do túnel é rectangular, de e largura larg igual a 100 mm e altura da secção de saída aída igual ig a 135 mm. 287 J kg 1 K 1, k (≡ γ) = 1.4; Patm= 101325 1325 Pa. P Rar = 28 Considere escoamento isentrópico. Conhecendo as s condições cond e a área da secção de saída, ída, determine d a altura da garganta para que sejam se satisfeitas as condições exigidas. Dimensionar o reservatório reserv de ar comprimido, calculando ndo a pressão e temperatura do ar necessárias ias para pa que o escoamento na secção de teste te seja supersónico e isentrópico. Note te que a temperatura do ar à saída é igual a 10 ◦C. Nas condições da alínea alín anterior, determine o caudal mássico ássico. 2/4 84 3 O SÃ Propriedades da água a 30◦ C ρágua = 995,7 kg m 3, µ água = 7,975 × 10 4 kg m 1 s 1, psat = 4243 Pa Propriedades do mercúrio ER ρHg = 13600 kg m 3, ν Hg = 0,114 × 10 6 m2 s 1 V Tubagem: d6 = 14,50 mm d7 = 9,50 mm d8 = 14,50 mm N. 1 2 3 4 ∆V (L) 1 1 2 3 ∆t (s) 6,52 3,76 4,83 5,70 = 1270 mm 7 = 1270 mm 8 = 1740 mm 6 ∆h6 ∆h7 (mm Hg) (mm Hg) 14 63 25 199 50 415 76 626 Temp. água: 30◦ C ε =ε6 =ε7 =ε8 = 0,005 mm nº de joelhos 16 ∆h8 (mm Hg) 57 190 426 717 • ∆V e ∆t são o volume de água medido com contador volumétrico e o tempo medido com o cronómetro. , d e ∆h são o comprimento, o diâmetro e a diferença de pressão nas extremidades dos • tubos, medida no manómetro de mercúrio (22). Os índices identificam os tubos 6, 7 e 8. • 3/4 85