Considere uma tubulação de água que consiste de um tubo de de diâmetro por onde a água entra com velocidade de sob uma pressão de . Outro tubo de de diâmetro encontra-se a de altura, conectado ao tubo de entrada. Considerando a densidade da água igual e desprezando as perdas, calcule a pressão da água no tubo de saída.
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Dada uma situação ideal, isto é, um líquido incompressível, não viscoso e regime estacionário, podemos escrever:
$•$ Dados da questão
\begin{matrix}
R_1 &=& 1\ \pu{cm} &,& V_1 &=& 2 \ \pu{m/s} &,& P_1 &=& 5\cdot 10^3\ \pu{Pa} &,& h_1 &=& 0 \ \pu{m} &,& \rho &=& 10^3 \ \pu{kg/m^3} \\
R_2 &=& 0,5\ \pu{cm} &,&
V_2 &=& ? \ \pu{m/s} &,&
P_2 &=& ? \ \ \ \ \ \ \pu{Pa} &,&
h_2 &=& 5 \ \pu{m}
\end{matrix}\begin{matrix} \color{gray}{\fbox{$h_1 =0$ pois é nosso nível de referência}} \end{matrix}
$•$ Vazão $(\Phi)$ constante:\begin{matrix}
\Phi_1 &=& \Phi_2 &\Rightarrow&
\dfrac{\Delta V_1}{\Delta T} = \dfrac{\Delta V_2}{\Delta T} &\Rightarrow&
\dfrac{ A_1d_1}{\Delta T} &=& \dfrac{A_2d_2}{\Delta T} &\Rightarrow&
A_1V_1 &=& A_2V_2 &\therefore&
(\pi R_1^2)V_1 &=& (\pi R_2^2)V_2
\end{matrix}\begin{matrix} \fbox{$V_2 = 8 \ \pu{m/s}$}
\end{matrix}$•$ Equação de Bernoulli: \begin{matrix}
P_1 &+& \rho gh_1 &+& \frac{\rho V_1^2}{2} &=& P_2 &+& \rho g h_2 &+& \dfrac{\rho V_2^2}{2} \\ \\
5.10^3 &+& 0 &+& \dfrac{10^3.2^2}{2} &=& P_2 &+& 10^3\cdot 10\cdot 5 &+& \dfrac{10^3 \cdot 8^2}{2}
\end{matrix}\begin{matrix} \fbox{$ P_2 = 4,2 \cdot 10^5 \ \pu{Pa}$}
\end{matrix}