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Em um determinado tubo, temos um líquido escoando da esquerd...

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Q2521135 Engenharia Mecânica
Em um determinado tubo, temos um líquido escoando da esquerda para a direita, conforme a figura abaixo. 
Imagem associada para resolução da questão
Nele, temos que p1 é a pressão do fluido no ponto 1, p2 é a pressão do fluido no ponto 2, v1 é a velocidade do fluido no ponto 1, v2 é a velocidade do fluido no ponto 2, h é a diferença da altura do fluido entre os pontos 1 e 2, p0 é a massa específica e g é a aceleração da gravidade, medindo aproximadamente 9,8m/s2.  
Considerando um fluido ideal, analise as afirmativas a seguir.

I. Para escoamento laminar, se a velocidade do escoamento através do tubo aumentar, a altura “h” também aumentará.
II. Para escoamento laminar, se mantivermos a velocidade do escoamento, mas substituirmos o fluido original por um fluido mais denso, a altura “h” também aumentará.
III. A velocidade do escoamento de um fluxo laminar será a mesma de um escoamento turbulento se a altura “h” for a mesma.

Está correto o que se afirma em
Alternativas

Comentários

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Alguém poderia explicar a III?

Tubo Venturi --> aplicamos a equação de Bernoulli entre os pontos 1 e 2.

p1 + ro. g. h1 + ro. (V1^2)/2 = p2 + ro. g. h2 + ro. (V2^2)/2

Como 1 e 2 estão a uma mesma cota h1 = h2, podemos simplificar

p1 + ro. (V1^2)/2 = p2 + ro. (V2^2)/2

Como a vazão na seção 1 é igual a vazão na seção 2, o que a área reduz em 2, a velocidade aumenta na seção 2, para que a igualdade seja verdadeira.

Q1= Q2

V1.A1 = V2.A2

Pelo desenho vemos que a área A2 é menor que A1, logo, a velocidade na seção 2 é maior do que a velocidade na seção 1.

Retornando a equação de Bernoulli, temos:

p1 + ro. (V1^2)/2 = p2 + ro. (V2^2)/2

Como V2 > V1, a pressão p2 < p1. Se a velocidade aumenta, a pressão necessariamente diminui para que a igualdade na equação de Bernoulli seja verdadeira.

Da equação de Bernoulli, a diferença de pressão é dada por

p1 - p2 = ro. (V2^2)/2 - ro. (V1^2)/2

p1 - p2 = ro/2. [(V2^2) - (V1^2)]

A altura de fluido h é função da diferença de pressões:

p1 - p2 = ro. g. h

h = (p1 - p2 ) / ro. g

I. Para escoamento laminar, se a velocidade do escoamento através do tubo aumentar, a altura “h” também aumentará.

Sabemos se a velocidade aumenta , a pressão diminui.. então para p2 menor, h é maior. (VERDADEIRO)

h = (p1 - p2 ) / ro. g

II. Para escoamento laminar, se mantivermos a velocidade do escoamento, mas substituirmos o fluido original por um fluido mais denso, a altura “h” também aumentará (FALSO).

Sabemos que

h = (p1 - p2 ) / ro. g

para ro maior, a altura diminuirá.

III. A velocidade do escoamento de um fluxo laminar será a mesma de um escoamento turbulento se a altura “h” for a mesma.

I. Para escoamento laminar, se a velocidade do escoamento através do tubo aumentar, a altura “h” também aumentará.

h = (v2² - v1²) / 2g [Se a velocidade aumenta "h" aumenta]

II. Para escoamento laminar, se mantivermos a velocidade do escoamento, mas substituirmos o fluido original por um fluido mais denso, a altura “h” também aumentará.

ΔP/y = (v2² - v1²) / 2g → ρ*g*h/ρ*g = (v2² - v1²) / 2g → h = (v2² - v1²) / 2g [O fluido do escoamento é o mesmo do manômetro, logo não influência em "h"]

III. A velocidade do escoamento de um fluxo laminar será a mesma de um escoamento turbulento se a altura “h” for a mesma.

Não consegui justificar, pois para aplicar Bernoulli temos que considerar escoamento sem atrito, ou seja, fluido invíscido, daí não teria como caracterizar o escoamento.

A III, eu pensei dessa forma Re = pDV/u, logo, se mantivermos o p, D e u, constantes para alterar o número de Re terá que ser modificado em função de V, para ser turbulento.

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