Conteúdo 3 - Mecânica dos Fluidos Flashcards
Hidrostática - Fluidos newtonianos
Fluidos (líquidos,gases e plasma) qye apresentam TAXAS DE DEFORMAÇÕES PROPORCIONAIS às TENSÕES CISALHANTES aplicadas
> tensões cisalhantes > tensões geradas a partir de forças que agem em direções semelhantes
Hidrostática - Princípio de PASCAL e dos Vasos Comunicantes
Princípio de PASCAL»_space; A PRESSÃO aplicada em um ponto de um fluido em equilíbrio hidrostático incompreensível (densidade constante) TRANSMITE integralmente a todos os pontos do fluido
-Aplicação > PRENSAS HIDRÁULICAS
Princípio dos Vasos Comunicantes > tendência de um mesmo fluido nivelar quando compartimentos diferentes de comunicam —-> Pontos de mesma profundida = Mesma pressão
Hidrostática - Prensas hidráulicas
Fe / Ae = Fs / As
(F = força, A= área)
V = de Ae = ds As
(V = volume deslocado pelos dois pistões é igual, d = distância (ou altura) deslocada)
Hidrostática - EMPUXO e Princípio de ARQUIMEDES
Princípio de ARQUIMEDES > um corpo total ou parcialmente imerso num fluido recebe do fluido uma força igual e contrária ao peso do vlume de fluido deslocado > E = Pf (peso do fluido deslocado) = mf g = (mf = rhof vf) ==== E = Pf = rhof Vf g
EMPUXO = força vertical para cima, consequente da pressão do líquido
> E = rho g V
[ E = empuxo (N), rho = densidade do fluido (kg/m³), g= gravidade (m/s²), V = volume do fluido deslocado (=volume do corpo submerso) (m³) ]
- Peso aparente = Wap = P - E
- objeto flutuante -> E = P
- Objetos maiores = + empuxo
Hidrostática - Pressão e Densidade
Densidade (massa específica) (SI = kg/m³)
- material homogêneo > rho = m/v
- densidades que variam > rho = dm/dv
(Ex= pressão atmosférica)
Pressão (SI = Pa = N/m²)
- P = dF / dA
Hidrostática - Lei de STEVIN
P = Po + rho g dh
(Po = pressão atmosférica)
> > líquidos homogêneos (ou de densidade aproximadamente constante em todo o volume)
a forma do recipiente não influencia nos valores de pressão
A PRESSÃO AUMENTA COM A PROFUNDIDADE, MAS É A MESMA EM TODOS OS PONTOS SITUADOS A UMA MESMA PROFUNDIDADE
Hidrostática - Pressão atmosférica
Po = rho g h
Torricelli > barômetro de mercúrio
nível do mar > coluna de Hg com h = 76cm (pode variar com temperatura, umidade e velocidade do ar)
Hidrodinâmica - Tipos de Escoamento e descrição do movimento do fluido
Descrição do movimento do fluido > canmpo de velocidades [ v = v(r,t) ]
- ESCOAMENTO LAMINAR (separação do fluxo em finos ‘filetes’)
> fluido fui como camadas adjacentes
> simples / sem turbulência- ESCOAMENTO ESTACIONÁRIO > independe do tempo
- ESCOAMENTO TURBULENTO
> v(r,t) varia no tempo em magnitude e direção
Hidrodinâmica - Equação de CONTINUIDADE
- Massa que entrar por A1 num intervalo dt = massa travasse A2 nesse mesmo intervalo dt
- ÁREA MENOR = + VELOCIDADE
» rho1 A1 v1 = rho2 A2 v2
fluido incompressível (mesma densidade em todos os pontos) > A1 v1 = A2 v2
Hidrodinâmica - viscosidade
viscosidade = ATRITO entre as camadas
> Fluidos IDEAIS = SEM viscosiade
»_space; não há forças tangenciais»_space; pressão NORMAL à superfície
Hidrodinâmica - equação de Bernoulli
Aplicação da mecânica newtoaniana (CONSERVAÇÃO DE ENERGIA) para um elemento em um escoamento estacionário
» m = rho dV
>Teorema de TRABALHO-ENERGIA:
> W = dK + dU
> W = (P2 - p1) dV
> dK = rho dV [ v2²/2 - v1²/2 ]
> dU = rho dV g (h2-h1)
> > > ( rho v2² ) / 2 + rho g h2 + p2 = ( rho v1² ) / 2 + rho g h1 + p1
[ ( rho v² ) / 2 + rho g h + p = constante ]
Hidrodinâmica - velocidade de um fluido
+ estreitamento = + velocidade = - PRESSÃO
Hidrodinâmica - Aplicações: Tubo de venturi e Aterosclerose
- Tubo de venturi: aparelho para medir a VELOCIDADE de um fluxo
- Aterosclerose: acúmulo de placa de gordura na corrente sanguínea
- estreitamento = + velocidade = - pressão local»_space; colapso arterial
Hidrodinâmica - Aplicações: Aerodinâmica (vôo de um avião / aerofólio de carros de F1 / bola com efeito)
Vôo de um avião
- acima da asa > estreitament0 > + velocidade»_space; Pembaixo > Pcima
»_space; EMPUXO HIDRODINÂMICO
- Ângulo de ataque > (2° lei de Newton) > se a asa fizer o ar (acima) se deslocar para baixo, haverá uma força de reação que fará com que a asa suba
»_space; CONSERVAÇÃO DE MOMENTO LINEAR
Aerofólio traseiro de carros de F1
(asa de avião invertida) > aumenta a ADERÊNCIA
Bola com efeito
- giro da bola + interação com o ar
- em um lado o ar é freado pelo giro da bola e no outro a bola acelera o ar (- pressão)
> sentido de menor pressão»_space; EMPUXO RESULTANTE
Vazão
volume ou massa de fluido que escoa em uma seção transversal em um determinado intervalo de tempo
Vazão VOLUMÉTRICA»_space; Q = V / t
(Q em m³/s ou l/h)
Vazão mássica»_space; Qm = m / t
(Q em kg/s)
Tensão superficial - conceito
propriedade dos líquidos em que as moléculas de uma sbustância são mais atraídas umas pelas outras do que pelas moléculas de outra substância
líquido sem forças externas –> tendência a formar uma esfera (menor área superficial)
unidade > SI = N/m
Tensão superficial - Equação de Young-Laplace
Diferença de pressão está relacionada a DIFERENÇA DE PRESSÃO entre dois lado de uma interface
delta_P = gama [ (1/R1) + (1/R2) ]
R = raios da curvatura da interface
Tensão superficial e Temperatura
+ Temperatura === - gama ( Tensão Superficial)
moléculas + agitadas > + Energia cinética translacional média > - interação entre as moléculas
Tensão superficial - Diferença de pressão no interior e exterior em uma bolha de sabão e uma gota
Diferença de pressão no interior e exterior em uma BOLHA DE SABÃO:
P - Po = (4gama)/R
(Po = pressão atmosférica)
Diferença de pressão no interior e exterior em uma GOTA:
P - Po = (2gama)/R
( metade da bolha de sabão pois possui aprenas uma película na superfície)
Capilaridade e ângulo de contato
Capilaridade == propriedade física que os líquidos têm de subir ou descer em tubos extremamente finos (pela tensão superficial)
Ângulo de Contato / Umectância / Molhamento == ângulo que forma a superfície de um líquido ao entrar em contato com um sólido
- depende de :
- relação entre as FORÇAS ADESIVAS ENTRE OS SÓLIDO E O LÍQUIDO (Fade)
- FORÇAS COESIVAS DO LÍQUIDO (Fcoe)
Fade»_space; Fcoe ——- ângulo < 90° ——> MOLHA a superfície
Capilaridade = Ascensão ou depressão capilar num tubo circular
Depressão — ângulo > 90° —— h < 0
Equilíbrio entre as forças peso (P) e a força da tensão superficial (Fgama) na coluna cilíndrica de altura h no tubo
P = mg = rho V g = rho (pi R² h) g
Fgama = 2 pi R gama cos(o)
h = [ (2 gama cos(o) ) / (rho g R) ][
Forças atuando na superfície de um líquido (situação do fio deslizante em equilíbrio e fio de arame sendo puxado)
gama = F / 2L gama = tensão superficial F = força de tensão superficial L = comprimento
F = P + T F = força resultante para baixo que mantém o fio em equilíbrio P = peso do fio T = tensçao
Viscosidade - Fórmula
n = (F/A) / (dv/dL)
Arrasto - Lei de Stokes
A = 6 pi v R n ( A = força de arrasto) R = raio (tratando de esferas (caso + simples) n = viscosidade v = velocidade
