Questão de Engenharia Mecânica · FGV PCERJ 2021 (nº 43)

O coeficiente de descarga ($C_d$) de um bocal é uma medida de quão eficiente ele é em transformar a energia potencial do fluido (devido à altura) em energia cinética (velocidade), comparando a vazão real com a vazão ideal (sem perdas). Ele também pode ser visto como a razão entre a velocidade real e a velocidade teórica.

(A) Incorreta: Não corresponde ao cálculo da energia convertida.
(B) Incorreta: Não corresponde ao cálculo da energia convertida.
(C) Correta: A energia cinética é proporcional ao quadrado da velocidade ($KE = \frac{1}{2}mv^2$). O coeficiente de descarga ($C_d$) é a razão entre a velocidade real ($V_{real}$) e a velocidade teórica ($V_{teórica}$), ou seja, $C_d = V_{real} / V_{teórica}$. A porcentagem de energia convertida em velocidade é dada pela razão entre a energia cinética real e a energia cinética teórica: $(KE_{real} / KE_{teórica}) \times 100\% = (V_{real}^2 / V_{teórica}^2) \times 100\%$. Substituindo $V_{real} = C_d \times V_{teórica}$, temos $( (C_d \times V_{teórica})^2 / V_{teórica}^2 ) \times 100\% = C_d^2 \times 100\%$. Com $C_d = 0,5$, a porcentagem é $(0,5)^2 \times 100\% = 0,25 \times 100\% = 25\%$.
(D) Incorreta: Esta seria a resposta se a pergunta fosse sobre a porcentagem da velocidade real em relação à velocidade teórica ($C_d \times 100\% = 0,5 \times 100\% = 50\%$), e não sobre a energia convertida. Esta é a armadilha da questão, pois confunde a relação linear da velocidade com a relação quadrática da energia.
(E) Incorreta: Não corresponde ao cálculo da energia convertida.