Introdução à Mecânica dos Fluidos: Estática dos Fluidos - CEUNES
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Introdução à Mecânica <strong>dos</strong> Flui<strong>dos</strong>:<br />
Estática <strong>dos</strong> Flui<strong>dos</strong><br />
Tensão de Cisalhamento: tipo de tensão gerado por forças aplicadas<br />
Em senti<strong>dos</strong> opostos, mas emdireções semelhantes de um material.<br />
F
Corpos Rígi<strong>dos</strong> e Flui<strong>dos</strong><br />
Corpo Rígido: Não se deformam<br />
quando sob eles age uma tensão<br />
de cisalhamento (Sóli<strong>dos</strong>)<br />
• Têm volume definido<br />
• Não são deformáveis<br />
• Não escoam<br />
• Para estudar sua dinâmica se usam<br />
os conceitos de massa e força<br />
Flui<strong>dos</strong>: Se deformam quando<br />
sob eles age uma tensão de<br />
Cisalhamento (Líqui<strong>dos</strong>, gases<br />
Plasmas)<br />
• Não tem um volume<br />
definido<br />
• São deformáveis<br />
• Escoam (Fluem)<br />
• Não se usam os conceitos<br />
de massa e força senão de<br />
densidade e pressão
Infinitésimo Físico:<br />
Infinitésimo Físico: Seu volume nunca é zero e satisfaz as seguintes condições:<br />
> distâncias microscópicas<br />
(interatómicas)<br />
Exemplo: existem 3000 moléculas de nitrogênio num infinitésimo físico de forma<br />
cúbica de 0,001 cm de lado
Densidade<br />
Densidade<br />
Massa<br />
Grandeza escalar. Unidade no SI : Kg/m 3<br />
Forças Volumétricas:<br />
Forças que agem sob TODOS os infinitésimos componentes do fluido<br />
Ex.<br />
Força gravitacional<br />
Força elétrica<br />
Força centrípeta<br />
Matematicamente:<br />
Força<br />
volumétrica<br />
Densidade<br />
volumétrica de<br />
força<br />
Infinitésimo<br />
De volume
Forças Superficiais<br />
contato entre infinitésimos de fluido<br />
Ex.<br />
Força normal<br />
Força de atrito<br />
Força de empuxo<br />
Pressão<br />
Força<br />
superficial<br />
Matematicamente:<br />
Ifinitésimo de<br />
área onde a<br />
força age<br />
Densidade<br />
Superficial<br />
de força<br />
Módulo da densidade superficial de força<br />
Grandeza escalar<br />
Unidade:<br />
Pascal (Pa) 1Pa = 1 Nm 2<br />
Bar (bar) 1 bar = 10 5 Pa<br />
Atmosfera (atm) 1 atm = 1,013 x 10 5 Pa<br />
Mm de Mercúrio 1 mmHg = 1,316 x 10 -6 atm
Flui<strong>dos</strong> em Equilíbrio<br />
Definição: Um fluido está em equilíbrio se cada infinitésimo do<br />
fluido também está em equilíbrio.<br />
• A pressão não depende da<br />
direção.<br />
• Se um fluido esta em equilibrío,<br />
a pressão é a mesma em todas<br />
as direções mas não é igual em<br />
to<strong>dos</strong> os pontos<br />
.A
Flui<strong>dos</strong> em Equilíbrio em Presença<br />
de uma força Volumétrica<br />
• A densidade volumétrica é igual<br />
a gradiente de pressão<br />
• OBS: Superfície isobárica é<br />
uma superfície sobre a qual a<br />
pressão é constante.
Aplicações:<br />
1. Força Volumétrica = peso<br />
Fluido Imcompressível<br />
A pressão cresce com a<br />
profundidade<br />
A pressão diminui com a<br />
altitude
Lei de Stevin:<br />
A pressão no interior de um fluido aumenta linearmente com a<br />
profundidade.<br />
Pressão atmosférica<br />
(1548-1620)<br />
Paradoxo hidorstático:
2. Liquido em rotação constante fora<br />
de um campo gravitacional<br />
+<br />
3. Liquido em rotação constante dentro de<br />
um campo gravitacional
Pressão no centro =<br />
Pressão atmosférica<br />
Paraboloide de<br />
revolução<br />
Superfície isobárica
4. Princípio de Pascal<br />
Se produzirmos uma variação de pressão em um ponto de<br />
um fluido em equilibrio, essa variação transmite-se a todo<br />
o fluido.<br />
Pressão<br />
externa<br />
(1623-1662)
5. Prensa hidráulica
5. Vasos comunicantes<br />
• Liqui<strong>dos</strong> diferentes • Liqui<strong>dos</strong> Iguais<br />
Lei <strong>dos</strong> vasos comunicantes: Ao colocar um fluido<br />
em um recipiente formado por diversos ramos<br />
todas as colunas sobem a mesma altura.
Pressão manométrica, pressão<br />
absoluta e manómetros<br />
Barómetro de Hg (usada para<br />
medir a pressão atmosférica)<br />
Manômetro de tubo aberto (usada<br />
para medir outro tipo<br />
de pressões)<br />
Pressão<br />
absoluta<br />
Medido pelo manômetro
Principio de Arquimedes<br />
Quando um corpo está total ou parcialmente<br />
submerso em um fluido, uma força de<br />
empuxo exercida pelo fluido age sobre o<br />
corpo. A foça é dirigida para acima e tem<br />
um módulo igual ao fluido deslocado pelo<br />
corpo<br />
Empuxo: força gerada pela<br />
diferencia de pressões.<br />
(287 aC - 212 aC)
Peso aparente de um fluido<br />
Densidade maior<br />
que o fluido<br />
Densidade menor<br />
que o fluido
Variação da pressão atmosférica com a<br />
pressão<br />
Lei de Halley