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Marinha do Brasil — Concurso Público Professor do Magistério Superior (CP-PMS/2013) — Mecânica — Prova Amarela

Marinha do Brasil · Professor do Magistério Superior — Mecânica

Diretoria de Ensino da Marinha2013Superior

30 questões nesta prova · página 2 de 2 · 30 com gabarito

Mecânica dos Fluidos Camada Limite — Tensão de Cisalhamento na Parede

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

Marinha do Brasil · Professor do Magistério Superior — Mecânica · Caderno Amarela

Gabarito disponível

Analise a figura e a tabela a seguir.

Escoamento uniforme U, p sobre placa plana ao longo do eixo x, com 5 linhas de corrente e pontos numerados de 1 a 7; posições marcadas com Rex=5x10⁴, Rex=10⁵ e Rex=10⁷.

Tabela: coordenadas dos pontos em metros

Tabela com as coordenadas X e Y, em metros, dos pontos 1 a 7: X = 0,0525; 0,0525; 0,0525; 0,1050; 0,0105; 10,50; 10,50 e Y = 0,0005; 0,1000; 0,2500; 0,0500; 0,0750; 0,2000; 0,4500.

A figura acima mostra, esquematicamente, 5 linhas de corrente do escoamento sobre uma placa plana. Sabe-se que a velocidade do escoamento não perturbado é igual a 15 m/s, a pressão e a temperatura no infinito são 1,01x10⁵ Pa e 293 K, respectivamente. Com base nesses dados, sabendo que o perfil de velocidade, na região laminar, é dado por um polinômio de segundo grau e, no trecho turbulento, o perfil de velocidade adimensional é dado por η^(1/7), qual é a tensão de cisalhamento na parede, τw, para o ponto da placa onde Rex= 7,5x10⁴?
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Mecânica dos Fluidos Equação da Quantidade de Movimento — Força em Dutos

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

Marinha do Brasil · Professor do Magistério Superior — Mecânica · Caderno Amarela

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Analise a figura a seguir.

Duto curvo com entrada de diâmetro d e velocidade u1 e saída de diâmetro d/2 e velocidade u2; eixos coordenados x, y e z.

Para que se possa fazer a exaustão de gases para a atmosfera um duto, representado na figura acima, precisa ser instalado. Sabe-se que o módulo da velocidade na seção de entrada, que é perpendicular ao eixo x, é U, a velocidade na seção de saída, está no plano yz, sendo que as suas duas componentes são iguais, o escoamento é incompressível, altamente rotacional, e a pressão no plano de entrada é p1 = patm + 3ρU², onde patm é a pressão atmosférica e ρ é a densidade. Calcule a força necessária, R⃗, para manter esse duto fixo, e assinale a opção correta.
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Mecânica dos Fluidos Análise Dimensional e Semelhança

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

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Sabe-se que em uma pequena plantação de eucalipto, usada para abastecer uma fábrica de celulose, um lenhador, está ensinando um novato a manejar o machado. Esse lenhador pesa 981 N e costuma derrubar uma árvore de uma tonelada com uma machadada a cinco metros de sua raiz. O novato, que fez um curso de mecânica dos fluidos, usou análise dimensional para concluir que a velocidade do machado, necessária para derrubar uma árvore, é uma função, F, de m / M e l/L: Expressão: U igual à raiz quadrada de glF multiplicada por (m/M , l/L). onde g é a aceleração da gravidade, l é a distância acima da raiz que o machado se choca com a árvore, m é a massa do lenhador, M é a massa da árvore e L é a altura da árvore.
Conhecidos os dados em relação a esse lenhador, sabendo-se que a massa do novato é de 75kg e supondo que a massa da árvore, M, é proporcional ao seu comprimento, L, elevado a terceira potência, calcule a distância da raiz que o novato deverá aplicar a sua machadada para derrubar essa árvore, cuja massa é a maior possível para uma pessoa do seu peso, e assinale a opção que apresenta, aproximadamente, esse valor.
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Mecânica dos Fluidos Escoamento Externo — Força de Arrasto

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

Marinha do Brasil · Professor do Magistério Superior — Mecânica · Caderno Amarela

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Sabe-se que um veleiro se desloca a uma velocidade de 3m/s. Um dos seus mastros tem diâmetro de 75 cm e 20 m de comprimento e está sem vela.
Considerando o ar nas CNTP (μ=1,78x10⁻⁵ kg/m.s) e não levando em consideração o possível efeito de interferência de outros objetos a bordo, assinale a opção que apresenta o valor aproximado do momento em relação a base, admitindo que o vento incide diretamente sobre o mastro.
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Resolução comentada

O momento na base do mastro é de aproximadamente 1.010 N·m.

Com ρar ≈ 1,25 kg/m³ nas CNTP, Re = ρVD/μ ≈ 1,6×10⁵, regime em que o cilindro tem CD ≈ 1,2. A força de arrasto é F = ½·ρ·V²·CD·(D·L) = ½·1,25·9·1,2·(0,75·20) ≈ 101 N. Como atua a meia altura (10 m), M ≈ 101 × 10 ≈ 1.010 N·m (B).

Análise das alternativas

A, C, D e E resultam de valores incorretos de CD, de braço de alavanca ou de densidade, e ficam longe do valor obtido pelo cálculo.

Referência: Mecânica dos fluidos – escoamento externo, força de arrasto em cilindros.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Mecânica dos Fluidos Escoamento Interno — Região de Entrada e Escoamento Desenvolvido

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

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Analise a figura a seguir.

Escoamento entre duas placas planas paralelas com indicação do comprimento de entrada; velocidade U1 na linha de centro no início, U2 na linha de centro ao fim do comprimento de entrada e U3 próxima à placa superior na mesma seção.

A figura acima representa, esquematicamente, o escoamento incompressível e viscoso entre duas placas planas infinitas e paralelas. Sabendo que os tamanhos das setas que representam o vetor velocidade NÃO estão em escala e que U₁ e U₂ estão sobre a linha de centro, é correto afirmar que:
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Mecânica dos Fluidos Fluidos em Movimento de Corpo Rígido — Aceleração Linear

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

Marinha do Brasil · Professor do Magistério Superior — Mecânica · Caderno Amarela

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Considere que um caminhão aberto transporta uma caixa d'água com as seguintes dimensões: comprimento 100 cm, largura 75 cm, e altura 100 cm. Sabe-se que uma forte rajada de vento a destampou. Para que a água dessa caixa d'água não seja derramada, qual das opções abaixo representa o valor mais próximo da desaceleração constante máxima que pode ser aplicada ao veículo, sabendo que o nível da água é de 80 cm e que a caixa está com a sua largura paralela a direção do movimento?
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Resolução comentada

A desaceleração máxima é a que leva a água ao topo da caixa, a ≈ 5,25 m/s².

A largura de 75 cm fica paralela ao movimento, de modo que a meia-extensão é 37,5 cm. A superfície livre inclinada pode subir no máximo 100 − 80 = 20 cm, então tanθ = 0,20/0,375 ≈ 0,533. Como tanθ = a/g, a ≈ 0,533 × 9,81 ≈ 5,2 m/s², ou seja, 5,25 m/s² (D).

Análise das alternativas

A, B, C e E vêm de usar outras dimensões (por exemplo, o comprimento de 100 cm) ou de erros no cálculo da inclinação, e não da relação tanθ = a/g com o comprimento de 75 cm.

Referência: Mecânica dos fluidos – movimento de corpo rígido com aceleração linear.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Mecânica dos Fluidos Escoamento em Orifícios — Esvaziamento de Reservatórios

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

Marinha do Brasil · Professor do Magistério Superior — Mecânica · Caderno Amarela

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Analise a figura a seguir.

Reservatório com orifício lateral próximo ao fundo; linha de corrente do ponto 1 na superfície livre ao ponto 2 no jato de saída; altura H entre a superfície e o orifício.

Em relação a figura acima, assinale a opção que apresenta, o valor mais próximo, respectivamente, da vazão volumétrica através da área de saída do reservatório mostrado nessa figura, e o tempo necessário para o nível do líquido diminuir de 1,0 m para 0,5 m.

Dados:
superfície do tanque = 6 m²
área transversal da vena contracta da saída = 0,002m²
altura H = 1m
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Transferência de Calor Trocadores de Calor — Casco e Tubos

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

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Analise a figura a seguir.

Trocador de calor casco e tubos com chicanas, indicando entrada e saída dos tubos e entrada e saída do casco.

Deseja-se construir um trocador de calor tipo casco e tubos para aquecer água na vazão de 5 kg/s. Sabe-se que pelo lado do casco, o óleo aquecido, entra a 150°C e sai a 84°C, o coeficiente de película médio do óleo, no exterior dos tubos, é hₒ = 400 W/(m²K) e o trocador tem um total de 12 tubos de parede fina com diâmetro de 40 mm. Sabendo que cada tudo efetua 10 passagens pelo casco, assinale a opção que apresenta, aproximadamente, o comprimento de cada tubo para que a água seja aquecida de 12°C até 42°C.
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Mecânica dos Fluidos Escoamento em Tubulações — Perda de Carga Distribuída

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

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Analise a figura a seguir.

Dois reservatórios ligados por dois tubos de mesmo comprimento L: o superior com diâmetro 2d e velocidade média ū1, o inferior com diâmetro d e velocidade média ū2.

Considere o sistema de tubos e reservatórios representados, esquematicamente, na figura acima. Sabe-se que a água escoa de um grande reservatório para outro, a superfície de cada um dos reservatórios está sujeita a mesma pressão, e os tubos e os reservatórios são feitos de aço comercial. Se d=4" e ū₂=16 pés/s, assinale a opção que apresenta, aproximadamente, o valor de ū₁.

Dados:
As perdas menores podem ser ignoradas.
Considere ν = 1,08xX10⁻⁵ ft²/s
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Transferência de Calor Superfícies Estendidas — Aletas

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

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Sabe-se que a distribuição de temperatura para uma aleta infinita é obtida através da solução de uma equação diferencial linear de segunda ordem de coeficientes constantes e, portanto é do tipo Expressões: θ(x) = C1e^(mx) + C2e^(−mx), onde θ(x) = T(x) − T∞ e m = raiz quadrada de hP/(kAc).
Aplicando-se corretamente as condições de contorno chega-se a distribuição de temperatura, no caso de aleta infinita. Sendo assim, assinale a opção que apresenta a taxa de calor dessa aleta.

Dados:
P - Perímetro da Aleta
Ac - Área da Seção Transversal da Aleta
Tb - Temperatura na Base da Aleta
T∞ - Temperatura no Infinito
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