ENGENHARIA NAVAL 1" PARTE INSTRUÇÕES GERAIS

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1 PROCESSO MARINHA DO BRASIL DIRETORIA DE ENSINO DA MARINHA PROCESSO SELETIVO PARA INGRESSO NO CORPO DE ENGENHEIROS DA MARINHA (PSEngNav/2008) ENGENHARIA NAVAL 1" PARTE INSTRUÇÕES GERAIS 1 A duração da prova será de 04 horas e não será prorrogada. Ao término da prova, entregue o caderno ao Fiscal, sem desgrampear nenhuma folha; 2 Responda as questões utilizando caneta esferográfica azul ou preta. Não serão consideradas respostas e desenvolvimento da questão a lápis. Confira o número de páginas de cada parte da prova; 3 Só comece a responder a prova ao ser dada a ordem para iniciála, interrompendo a sua execução no momento em que for determinado; 4 O candidato deverá preencher os campos: SELETIVO/CONCURSO; NOME DO CANDIDATO; NÚMBRO DA INSCRIÇÃO e DV; 5 Iniciada a prova, não haverá mais esclarecimentos. O candidato somente poderá deixar o seu lugar, devidamente autorizado pelo Supervisor/Fiscal, para se retirar definitivamente do recinto de prova ou, nos casos a seguir especificados, devidamente acompanhado por militar designado para esse fim: atendimento médico por pessoal designado pela Marinha do Brasil; fazer uso de banheiro e casos de força maior, comprovados pela supervisão do certame, sem que aconteça saída da área circunscrita para a realização da prova. Em nenhum dos casos haverá prorrogação do tempo destinado à realização da prova e, em caso de retirada definitiva do recinto de prova, esta será corrigida até onde foi solucionada; 6 A solução deve ser apresentada nas páginas destinadas a cada questão; 7 Não é permitida a consulta a livros ou apontamentos; 8 A prova não poderá conter qualquer marca identificadora ou assinatura, o que implicará na atribuição de nota zero; 9 Será eliminado sumariamente do processo seletivo e as suas provas não serão levadas em consideração, o candidato que: a) der ou receber auxílio para a execução de qualquer prova; b) utilizarse de qualquer material não autorizado; c) desrespeitar qualquer prescrição relativa à execução das provas; d) escrever o nome ou introduzir marcas identificadoras noutro lugar que não o determinado para esse fim; e e) cometer ato grave de indisciplina. 10 E PERMITIDO O USO DE CALCULADORA E REGUA SIMPLES. NÃO DESTACAR A PARTE INFERIOR RUBRICA DO PROFESSOR ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM 000 A 100 PROCESSO SELETIVO: NOME DO CANDIDATO: N DA INSCRIÇÃO DV ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM 000 A 100

2 13 PARTE: CONHECIMENTOS PROFISSIONAIS (VALOR: 80 PONTOS) 1* QUESTÄO (10 pontos) Um eixo de 30mm de diâmetro gira em um mancal de 30,1mm de diâmetro interno e 60mm de comprimento com a freqüência de rpm, conforme ilustrado na figura 1. A essa freqüência podese supor que o efeito da excentricidade seja nula. O lubrificante utilizado é o óleo SAE30 a 60 C (viscosidade: µ = 4102Nm 2s). Qual é a potência absorvida pelo mancal? 60mm 30mm 30,1m Figura 1: Representação do mancal Prova: 1. PARTE Concurso: PSEngNav/ 08 1 de 31

3 Densidade Viscosidade Estimativa Eficiência 1nó 2 a QUESTÄO (10 pontos ) Uma embarcação de 30,48m de comprimento (L); 5,49m de boca; 2,40m de calado e 200tf de deslocamento, se encontra em operação desenvolvendo uma velocidade de cruzeiro de 12 nós com uma rotação do hélice de 250 rpm. Quanto ao hélice, sabese que seu diâmetro é de 1,9m; possui 4 pás; tem razão (área expandida) / (área do disco) (Ae/ Ao) de aproximadamente 0,55 e razão passodiâmetro de aproximadamente 0,8. Querse considerar a possibilidade de se trocar o motor para que a embarcação passe a atingir velocidade de cruzeiro de 15 nós, mantendo o mesmo propulsor. Para analisar o problema, o projetista dispõe de dados de ensaio de reboque (ver figura 1) e de autopropulsão (ver tabela 1) para um navio semelhante e das curvas de água aberta da série sistemática de propulsores BTroost (ver figura 2). Perguntase: a) qual o valor dos coeficientes de redução de força propulsora e de esteira da embarcação em questão? (3 pontos) b) qual a potência do motor original (BHP)? (3 pontos) c) qual deverá ser a potência do novo motor (BHP) e a rotação do hélice para que a embarcação opere com velocidade de cruzeiro de 15nós? (4 pontos) Considere: da água do mar: p= 1025kg/ m3 cinemática do mar: v= 1104m27, do Coeficiente de Atrito segundo ITTC57: 0,075 Cg = ; onde Re é o número de Reynolds log 2 de transmissão do sistema propulsivo: % = 0,95 = 0,5148m / s ; 1ft = m ; 1HP = 750W 2 de 31

4 Continuação da 2 a questão Ensaio de Reboque navio semelhante 2.00E E E E E E E E E E V / raiz(l) Figura 1: Coeficiente de resistência residual em função de Tabela 1: para um navio semelhante Resultados do ensaio de autopropulsão de um navio semelhante (modelo) Escala: 1: 30 Comprimento do modelo: 1, 5m Área molhada do modelo: 0,5m2 Hélice série B; 4 pás; A3/ Ao= 0, 55; passo/ Diâmetro= 1, O Diâmetro do propulsor: 0,095m Velocidade do modelo: 1,5m/ s Rotação do propulsor 1100 rpm (18, 3rps) Força propulsora: 0, 70 Kgf Torque motor: 8, 4x103 Kgf.m 3de31

5 KT Kg onde Continuação da 2a questão Curvas Características Série BTroost (U ' ' J=V/(n.D) Figura 2: Curvas de água aberta da Série BTroost (KT: coeficiente de força propulsora; Kg: coeficiente de torque; J: coeficiente de avanço; V: velocidade de avanço; n: rotação do propulsor; D: diâmetro dp propulsor) = T onde T é o empuxo fornecido pelo propulsor pn2de = Q pn2d5 Q é o torque resistente do propulsor 4 de 31

6 Continuação da 2 a questão Prof is são: ENGENHARIA NAVAL 5de31

7 Continuação da 2 * questão 6 de 31

8 Continuação da 2 a questão 7 de 31

9 3. QUESTÄO (10 pontos) Considere uma embarcação com a geometria submersa apresentada na figura. Pedese: a) esboce o plano de linhas. Faça uso da nomenclatura e convenções tradicionais. (2 pontos) b) Sendo o peso leve da embarcação 1500t, a densidade da água 1000Kg/ m3 e calado máximo de operação de 10 m, estime a quantidade máxima de carga a ser transportada. (2 pontos) c) Determine o coeficiente de bloco, o coeficiente prismático (considerando a baliza de maior área) e o coeficiente de linha d'água para o calado máximo de operação. (2 pontos) d) Considerando o peso leve da embarcação uniformemente distribuído ao longo do comprimento da embarcação (Centro de Gravidade do navio leve a meia nau), a espessura do casco desprezível e o comprimento do porão igual ao comprimento do corpo paralelo médio da embarcação, determine a altura mínima do porão a ser utilizado para o transporte da carga máxima. Sabese que se trata de granel com densidade de 1500 Kg/ m3. (2 pontos) e) Determine o trim da embarcação com a geometria do porão definida no item anterior quando carregando a carga máxima. (2 pontos) 8de31

10 Continuação da 3 a questão 10m 50m 10m Vista lateral Vista frontal 100m Vista de topo Figura: Geometria submersa da embarcação 9 de 31

11 Continuação da 3 a questão 10 de 31

12 Continuação da 3 a questão 11 de 31

13 4 a QUESTÃO (10 pontos) Considerando uma determinada embarcação com altura do centro de gravidade KG= 20ft; comprimento La = 100m e deslocamento total a = t : a) Esboce a curva de estabilidade estática da embarcação, considerando as curvas cruzadas de estabilidade apresentadas na figura 1. Explique o procedimento utilizado. (3 pontos) braço de endireitamento (ft) GZ (ft' Deslocamento em milhares de tons Figura 1: Curvas cruzadas de estabilidade b) Com base na figura 1, estime a altura metacentrica na condição sem banda e sem trim. Justifique sua resposta. (3 pontos) c) Considerando as Curvas Hidrostáticas fornecidas na figura 2, estime novamente a altura metacêntrica na condição sem banda e sem trim. (4 pontos) 12 de 31

14 Continuação da 4. questão scale for Transverse Metacenter Scale for LC.B. Above e in Feet Forward of station to, in Feet 22 il J Scale for Moment / scale f r Tonspi' to Tpm gne ipen, Scale for Displacement in Tons Figura 2: Curvas Hidrostáticas Onde: "TRANS. K.M." representa a distância do metacentro à quilha. "Total Displacement in S.W." representa a curva do deslocamento do navio em água salgada. "Scale for Transverse Metacenter Above B in feet" representa a escala que deve ser utilizada para a leitura da altura metacêntrica transversal acima da quilha, em pés. "Scale for Molded Draft" representa o calado moldado da embarcação. "Scale for Displacement in tons" representa a escala que deve ser utilizada para a leitura do deslocamento do navio em tons. 13 de 31

15 Continuação da 4 a questão 14 de 31

16 Sa QUESTÄO (10 pontos) Sabese que a movimentação transversal de um bloco de 1000 Kg localizado a meia nau, 2 metros perpendicularmente ao eixo longitudinal de uma embarcação resulta em uma banda de 4 graus. Sendo a embarcação prismática de seção retangular com 10m de boca, 100m de comprimento e deslocamento correspondente a t, estime a altura do centro de gravidade da embarcação. Considere a densidade da água como sendo 103Kg/m3. 15 de 31

17 6a QUESTÄO (10 pontos) Uma pequena balsa necessita ser embarcada com um veículo de transporte de carga conforme esquematizado na figura. Para um calado operacional (calado correspondente ao peso leve acrescido do peso do veículo) de 1.0 m e trim nulo, determine: a) O diagrama de equilíbrio de forças agentes sobre a viga navio da embarcação. (2 pontos) b) O diagrama de esforços cortantes (primários) agentes sobre a viga navio. (2 pontos) c) O diagrama de momentos fletores (primários) agentes sobre a viga navio. (2 pontos) d) A altura da linha neutra da seção transversal da embarcação (composta pelo casco em aço e superestrutura em alumínio) em relação à linha de base. (2 pontos) e) A distribuição de tensões primárias normais agentes na seção de máximo momento fletor. (2 pontos) Considere a carga do veículo concentrada sobre as suas rodas e igualmente distribuída. 16 de 31

18 Continuação da 6a questão 6m I i Veículo I I I S er ru ur nvés 1 m e 9m 1m 2 m 4 m Casco (Aço) Casco (Aço) Calado operacional 6 m Seção a meio navio Dados adicionais: Deslocamento leve: 18 toneladas Densidade da água: 1 ton/ m3 Espessura do chapeamento do easco e convés: t 20 mm = Espessura do chapeamento da superestrutura: t = 30 mm Módulodeelasticidadedoaço: E.= 210 GPa Módulo de elasticidade do alumínio: Es 70 GPa = 17 de 31

19 Continuação da 6. questão Prova: 1.a PARTE Concurso: PSEngNav/ de 31

20 Continuação da 6a questão 19 de 31

21 Continuação da 6 a questão 20 de 31

22 7a QUESTÄO (10 pontos) Uma turbina a gás é representada por um ciclo Brayton padrão, ideal, fechado e reversível ilustrado na figura abaixo. Considere o ciclo consistindo dos seguintes processos: a) compressão adiabática 142; b) introdução ou adição de calor sob pressão constante 243; c) expansão adiabática 344 e d) rejeição de calor sob pressão constante 441. a) Construa um diagrama esquemático da variação da Temperatura vs. Entropia para esta turbina a gás e posicione os processos 1+ 2> 3+ 4> 1. (5 pontos) b) Compare sucintamente o uso de uma turbina a gás em relação a um motor Diesel em uma instalação propulsora marítima em termos de sua eficiência e peso de equipamento (assuma mesma potência nominal para a turbina a gás e motor Diesel). (5 pontos) 21 de 31

23 Continuação da 7 a questão Introdução de Calor Compressor Turbina Rejeição de Calor Prova: 1" PARTE Concurso: PSEngNav/ de 31

24 Continuação da 7 a questão 23 de 31

25 Ba QUESTÄO (10 pontos) Compare sucintamente os processos de soldagem a arco submerso e soldagem TIG em termos de: a) tipo de proteção da poça de soldagem. (2 pontos) b) Aporte de calor. (2 pontos) c) Taxa de deposição. (2 pontos) d) Posição de soldagem. (2 pontos) e) Aplicabilidade do processo à soldagem de materiais não ferrosos. (2 pontos) 24 de 31

26 PROCESSO NOME N MARINHA DO BRASIL DIRETORIA DE ENSINO DA MARINHA PROCESSO SELETIVO PARA INGRESSO NO CORPO DE ENGENHEIROS DA MARINHA (PSEngNay/2008) ENGENHARIA NAVAL 22 PARTE INSTRUÇÕES GERAIS 1 Você está iniciando a 2" parte da prova (parte básica); 2 Confira o número de páginas desta parte da Prova; 3 O candidato deverá preencher os campos: SELETIVO; DO CANDIDATO; e DA INSCRIÇÃO e DV. 4 A solução deve ser apresentada nas páginas destinadas a cada questão; e 5 Não é permitida a consulta a livros ou apontamentos. NÃO DESTACAR A PARTE INFERIOR NOTA RUBRICA DO PROFESSOR ESCALA DE USO DA DEnsM 000 A 100 o o a o E + PROCESSO SELETIVO: NOME DO CANDIDATO: N DA INSCRIÇÃO DV ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM 000 A 100

27 2a PARTE: CONHECIMENTOS BÁSICOS (VALOR: 20 PONTOS) la QUESTÃO (4 pontos) Uma chapa quadrada de lado 6 cm tem vértices A= (0,0), B= (6,0), C= (6,6) e D= (0,6). Uma partícula Pi de massa m parte do vértice A, no instante to= 0, em movimento retilíneo em direção ao centro da placa, com velocidade constante v de módulo 1 cm/ seg. Ao atingir o centro da placa, P2 chocase com duas outras partículas P2 e P3, ambas de massa m. Após o choque Pi fica em repouso, P2 movese com velocidade constante v2 paralelamente ao lado AB aproximandose de CD, enquanto P3 movese com velocidade constante v3 paralelamente a AD na direção de BD. Suponha que o sistema dado é isolado. a) Determine a equação horária de P2 no movimento entre A e o centro da placa. (1 ponto) b) Calcule o tempo gasto por P2 para ir de A até o centro da placa. (1 ponto) c) Calcule as velocidades v2 e v3 de P2 e P3 após o choque. (2 pontos) Prova: 2a PARTE Concurso: PSEngNav/ de 31

28 2 a QUESTÃO (3 pontos) Um elétron de 10eV gira com velocidade v= (1.9)x106 m/ seg num plano perpendicular a uma indução magnética de 10" weber/ m2. Dados: massa do elétron: m= (9.1)x103ikg intens idade da carga do elétron: q= (1. 6) x10~ 19C a) Determine o raio da órbita. (1 ponto) b) Calcule a freqüência do elétron. (1 ponto) c) Determine o sentido da rotação do elétron visto por um observador que olha na mesma direção e sentido do campo magnético. (1 ponto) Prova: 2a PARTE Concurso: PSEngNav/ de 31

29 3a QUESTÄO (3 pontos) Um recipiente cilíndrico contém 20 gramas de um gás de calor específico co=0.169 cal/ g C. Um âmbolo movese verticalmente no recipiente e através dele distribuemse forças perpendiculares de intensidade 60 N enquanto o volume do gás é reduzido adiabaticamente. Supondo que o embolo deslize 10cm, determine a variação da temperatura do gás. Dado: 1J= 0.24cal. Prova: 2a PARTE Concurso: PSEngNav/ de 31

30 4 a QUESTÄO (2 pontos) g' (0)= 2. Considere f (x)=sin x e g: R + R uma função derivável tal que a) Considere h(x)= g(f(x)) e calcule h'(0). (1 ponto) b) Calcule xf (x2) dx. (1 ponto) Prova: 2a PARTE Concurso: PSEngNav/ de 31

31 Sa QUESTÃO (2 pontos) Seja H: [ JI, JI] > R, definida por H (x) = 1, se JI & x < 0, H(x)= 1, se O 5 x 5 E. Determine a expansão em série de Fourier de H(x). Prova: 2a PARTE Concurso: PSEngNav/ 08 29de31

32 (x, Sa QUESTÃO (3 pontos) Sejam P(x, y)= 2xy, Q(x, y)= y+ x2,2 a) Calcule V(x, y) 6 Q ô P y). (1 ponto) 8 x 8 y = (x, y) b) Considere F(x, y)= (P(x, y), Q(x, y)) e calcule a integral de linha JF.dl, onde c é o contorno do trapézio de vértices C A= (0,1), B= (17,1), C= (5,0) e D= (0,0), percorrido uma vez no sentido antihorário. (2 pontos) Prova: 2a PARTE Concurso: PSEngNav/ de 31

33 7 a QUESTÃO (3 pontos) Considere a tabela da função f(x) x f(x) 1 a+ 1 1 a+3 onde a é um parâmetro real. 2 a) Calcule ff (x) dx pelo método de Simpson. (1, 5 ponto) 0 b) Calcule o valor do parâmetro a para o qual o grau do polinômio interpolador da tabela acima é o menor possível. (1,5 ponto) Prova: 2a PARTE Concurso: PSEngNavf08 31 de 31