Questão 20
(ITA - 2017 - 1ª FASE) [Adaptada]
Água de um reservatório é usada para girar um moinho de raio R com velocidade angular w constante graças ao jato que flui do orifício de área S situado a uma profundidade h do seu nível. Com o jato incidindo perpendicularmente em cada pá, com choque totalmente inelástico, calcule o torque das forças de atrito no eixo do moinho, sendo ρ e g, respectivamente, a massa específica da água e a aceleração da gravidade.
Gabarito:
Resolução:
A partir da equação de Bernoulli, conseguimos:
A partir do teorema de impulso, conseguimos:
Onde m=quantidade de líquido que toca a pá.
A quantidade de líquido que passa pelo orifício pode ser escrito por:
x=comprimento do cilindro.
Logo:
Agora, substituiremos o valor acima na equação do impulso:
Podemos escrever o torque como:
A partir da substituição da velocidade chegamos à:
Chegamos assim à alternativa D.