Questões de Física do ano 2013

O sistema de equações que descreve o movimento de um fluido compressível, tal como é utilizado na dinâmica dos gases térmica e caloricamente perfeitos, é deduzido com base em três leis da física clássica, a saber:

• A.

  lei da continuidade, terceira lei de Newton e lei da inércia.

• B.

  conservação da massa, primeira lei de Newton e segunda lei da termodinâmica.

• C.

  conservação da massa, segunda lei de Newton e primeira lei da termodinâmica.

• D.

  lei da continuidade, conservação da quantidade de movimento e segunda lei da termodinâmica.

• E.

  primeira lei de Newton, segunda lei de Newton e terceira lei de Newton.

Considere o escoamento do tipo camada-limite bidimensional sobre placa plana semi-infinita. A espessura da camada é dada por 5 (ν.x / U∞)^1/2 onde ν é a viscosidade cinemática; x, a distância do bordo de ataque da placa e U∞, a velocidade do escoamento fora da camada-limite. A um metro do bordo de ataque da placa, para Reynolds igual a 10⁵, a espessura da camada-limite é da ordem de:

• A.

  25 mm.

• B.

  23 mm.

• C.

  20 mm.

• D.

  19 mm.

• E.

  16 mm.

Uma das formas mais conhecidas do coeficiente de atrito local de placa plana gerado por uma camada-limite turbulenta bidimensional se escreve C_f = 0,0576 (U_∞ x / ν)^–1/5 . Esta relação admite que a camada-limite é turbulenta desde o bordo de ataque da placa. Qual é o valor do coeficiente de arrasto, C_d, da placa, considerando-se que ela está submetida a um escoamento uniforme U_∞ tal que o número de Reynolds da placa vale 10⁵?

• A.

  0,00681

• B.

  0,00454

• C.

  0,00454

• D.

  0,00454

• E.

  0,01440

A equação de Bernoulli utilizada na aerodinâmica em regime incompressível se escreve como p + ½ ρ U² = Constante. O valor da constante é conhecido das condições do escoamento não perturbado, p é a pressão estática; ρ, a massa específica do fluido e U, a velocidade no ponto considerado. A partir da equação de Euler, obtém-se a equação de Bernoulli considerando-se:

• A.

  regime não permanente e escoamento rotacional.

• B.

  regime permanente e campo de forças conservativo.

• C.

  regime permanente e escoamento irrotacional.

• D.

  regime não permanente e massa específica constante.

• E.

  regime permanente e massa específica variável.

A equação de Laplace para o potencial de velocidade é um modelo utilizado na aerodinâmica em baixa velocidade e encerra um princípio físico e duas hipóteses que são, respectivamente:

• A.

  conservação da quantidade de movimento angular, campo de velocidade irrotacional e fluido baroclínico.

• B.

  conservação da quantidade de movimento, campo de velocidade irrotacional e fluido com massa específica constante.

• C.

  conservação da energia, campo de velocidade rotacional e fluido barotrópico.

• D.

  conservação da massa, campo de velocidade irrotacional e fluido com massa específica constante.

• E.

  conservação da circulação da velocidade, campo de velocidade rotacional e fluido com massa específica constante.

• A.

  2, 3, 6

• B.

  2, 3, 4

• C.

  2, 5, 6

• D.

  2, 4, 5

• E.

  3, 4, 6

Uma asa reta formada de aerofólios NACA 23012 é colocada em um túnel de vento e se estende de uma parede a outra do túnel de modo que o escoamento possa ser considerado bidimensional. A corda do modelo vale 1,3 m, e as condições dentro da seção de teste simulam a atmosfera a 3 km de altitude onde a massa específica é igual a 0,91 kg/m³. A velocidade na seção de teste é de 360 km/h. Qual é a sustentação por unidade de envergadura que deve ser medida pela balança quando o ângulo de ataque for de 4 graus? Qual é o valor da circulação da velocidade para um circuito que envolva a asa? Os dados experimentais disponíveis para o aerofólio NACA 23012 indicam que o ângulo de ataque para sustentação nula é igual a –1,2 graus, e o valor do C_lα é igual a 0,104 por grau.

• A.

  3 100 N/m e 28,1 m²/s

• B.

  3 200 N/m e 29,1 m²/s

• C.

  3 300 N/m e 27,1 m²/s

• D.

  3 400 N/m e 26,1 m²/s

• E.

  3 500 N/m e 25,1 m²/s

• A.

  O centro aerodinâmico real do perfil está situado, exatamente, sobre a corda.

• B.

  O flape modifica bastante a inclinação da curva C_lα.

• C.

  O centro aerodinâmico do perfil está situado exatamente a 25% da corda a partir do bordo de ataque.

• D.

  O ângulo de ataque para sustentação nula, sem flape, é da ordem de – 4 graus.

• E.

  O ângulo de estol não é afetado pelo número de Reynolds.

Considerando a teoria clássica do aerofólio fino, assinale a alternativa correta.

• A.

  É possível estimar o efeito da espessura.

• B.

  É possível estimar o ângulo de estol.

• C.

  O centro aerodinâmico nem sempre está situado sobre a corda.

• D.

  A teoria permite determinar o arrasto de pressão.

• E.

  O centro aerodinâmico e o centro de pressão coincidem se o arqueamento for nulo.

Um aerofólio está submetido a um escoamento cujas condições de referência são: pressão 10⁵ N/m², velocidade de 161 km/h e massa específica 1,23 kg/m³. Em um dado ponto do aerofólio, a pressão é de 99112 N/m². A velocidade neste ponto vale, aproximadamente:

• A.

  312 km/h.

• B.

  259 km/h.

• C.

  230 km/h.

• D.

  211 km/h.

• E.

  180 km/h.