Questões Concurso MPU

A figura a seguir ilustra um escoamento incompressível e laminar em um duto circular de raio R. O escoamento desenvolve-se a partir de um perfil uniforme com velocidade U até adquirir, na seção 2, um perfil de velocidades na forma de um parabolóide

Sendo  a massa específica do fluido e denotando por p₁ e p₂ as pressões nas seções 1 e 2, respectivamente, a força de arrasto F que as paredes do duto exercem sobre o fluido é igual a

Um analista pericial construiu um modelo de projétil na escala 1:8 que apresenta um coeficiente de arrasto 3 para um número de Mach igual a 2, correspondendo a um movimento em ar à temperatura ambiente. Considere o ar comportando-se como gás ideal. Um protótipo desse modelo foi disparado com o mesmo número de Mach em ar,à mesma temperatura e cuja a massa específica foi igual à metade daquela do ar no escoamento do modelo. Nessas condições a força de resistência do ar sobre o protótipo é

O transportador de correia ilustrado na figura abaixo está montado em um navio e é usado para recolher contaminantes superficiais indesejáveis como óleo flutuando na água do mar.

 Admita que a lâmina de óleo seja suficientemente espessa para considerar que o dispositivo opere com fornecimento ilimitado desse líquido. Suponha também que a correia opera com velocidade U constante e o escoamento em questão é unidirecional e permanente. Com relação à vazão de óleo por unidade de largura da correia transportadora que pode ser recolhida é correto afirmar que

Escoamentos a elevados números de Reynolds são caracterizados por terem uma fraca influência dos efeitos viscosos em sua dinâmica. Mesmo nesses tipos de escoamentos, porém, quando um fluido real escoa próximo a uma parede, os efeitos viscosos tornam-se importantes em uma pequena região chamada de cama da limite. Formalmente, a camada limite é definida como sendo a região, de espessura local   compreendida entre uma parede, na qual o fluido está aderido, e a camada de fluido na qual a velocidade local do escoamento é de 99% da velocidade do escoamento livre Nessa região, para o caso de escoamento bidimensional sem gradiente de pressão, as equações de Navier Stokes podem ser simplificadas se são usadas as seguintes variáveis de similaridade,

em que  é a viscosidade cinemática do fluido, U é velocidade da corrente livre fora da camada limite,   é a função de corrente do escoamento, tal que  Aqui, o vetor velocidade do escoamento é definido como sendo u=(u_x, u_y). Considere um escoamento uniforme com velocidade U sobre uma placa plana de comprimento L e largura 1 m. A tensão de cisalhamento agindo sobre a placa é aproximadamente   em que µ é a viscosidade dinâmica do fluido e   a segunda derivada da função f (n) com relação a (n). O número de Reynolds deste escoamento é definido por  A força de arrasto viscoso agindo sobre toda a placa, dividida por µU é dada por:

Um material combustível é compactado a L=3 metros de espessura e em seguida armazenado em um depósito apropriado de segurança máxima (ver figura abaixo para detalhes).

A taxa de geração interna de calor na pilha de material provocada por reações químicas entre as partículas que compõem o material e os gases atmosféricos é igual a 20 Watts/m³ . A temperatura no ambiente de armazenamento é 20 °C e o coeficiente de transferência de calor por convecção h na superfície externa (interface material-ambiente) é igual a 4 W/m² K. Admitindo que o processo de transferência de calor é unidimensional e que o regime é permanente, a temperatura na superfície superior da pilha do material, em graus Celsius, tem o valor de