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Mecânica dos fluidos (parte 2)

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Mecânica dos fluidos (parte 2)

  1. 1. MECÂNICADOS FLUIDOS (PARTE 2) Mecânica dos Fluidos e Termodinâmica Aulas:7,8,9 e 10 Prof. Msc. Charles Guidotti 06/2014
  2. 2. 𝜌 = 𝑚 𝑉 (Pressão de uma força uniforme em uma superfície plana.) 𝑝 = 𝐹 𝐴 Força é inversamente proporcional área.
  3. 3. A pressão aumenta com a profundidade e diminui com a altitude. (pressões hidrostáticas – Fluidos em repouso) 𝑃 = 𝑃0 + 𝜌𝑔ℎ (Pressão Total) 𝑃 = 𝑃0 − 𝜌 𝑎𝑟 𝑔ℎ (Pressão Total)
  4. 4. Uma variação de pressão aplicada a um fluido incompressível contido em um recipiente é transmitida integralmente a todas as partes do fluido e às paredes do recipiente (Blaise Pascal, 1652).
  5. 5. 𝐹𝑔 𝐹𝑒 Quando um corpo está totalmente ou parcialmente submerso em um fluido, uma força de empuxo exercida pelo fluido age sobre o corpo. A força é dirigida para cima e tem um módulo igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. A força de empuxo tem módulo igual ao peso do fluido (água) deslocado pelo volume da pedra. https://www.youtube.com/watch?v=_N4wKnCwuq4
  6. 6. Exercício 1. Na figura abaixo, um bloco de massa específica de 800 kg/m³ flutua em um fluido de massa específica 1200 kg/m³. O bloco tem uma altura H = 6 cm. a) Qual é a parte h que fica submersa do bloco? http://dafis.ct.utfpr.edu.br/~godoi/arquivos/Turmas2013/fisica2/Fisica02Fluidos.pdf 𝑚 𝑓 é 𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑙𝑜𝑐𝑎𝑑𝑎.
  7. 7. Fluidos Ideais em Movimento Escoamento estacionário (laminar) – A velocidade do fluido em movimento em qualquer ponto fixo não varia com o tempo, nem em módulo nem em sentido. Escoamento incompressível – sua densidade tem um valor uniforme e constante. Escoamento não-viscoso – a viscosidade do fluido é a medida do quanto o fluido resiste ao escoamento. Escoamento irrotacional – Aquele no qual um corpo de prova em suspensão no fluido não gira em torno de qualquer eixo que passa sobre o centro de massa.
  8. 8. Equação de continuidade É possível aumentar a velocidade da água que sai de uma mangueira de jardim fechando parcialmente o bico da mangueira com o polegar. A velocidade v da água depende da área de seção reta A através da qual a água escoa.
  9. 9. Equação de continuidade: Relação entre v e A 𝐴1 𝑣1 = 𝐴2 𝑣2 (Equação da continuidade)
  10. 10. Equação de continuidade: Relação entre v e A 𝐴1 𝑣1 = 𝐴2 𝑣2 (Equação da continuidade) A velocidade do escoamento aumenta quando a área da seção reta através da qual o fluido escoa é reduzida. 𝑅 𝑣 = 𝐴𝑣 (Vazão, equação da continuidade)
  11. 11. Equação de continuidade 𝑅 𝑣 = 𝐴𝑣 = cte (Vazão, equação da continuidade) 𝑅 𝑣 é a vazão do fluido: Volume que passa por uma seção reta por unidade de tempo. Unidade no SI: 𝑚3 /s 𝑅 𝑚 = 𝜌𝑅 𝑣 = 𝜌𝐴𝑣 = cte (Vazão mássica) Unidade no SI: Kg/s A massa que entra no segmento do tubo é igual a massa que sai do segmento por segundo.
  12. 12. Equação de Bernoulli A equação de Bernoulli relaciona variação de pressão, variação de altura e variação de velocidade em um fluido incompressível num escoamento estacionário. Ela é obtida como uma consequência da conservação da energia. Considere um tubo de largura variável por onde entra um fluido à esquerda e sai à direita, como mostra a figura à seguir. À esquerda, o tubo tem seção transversal de área 𝐴1 e à direita ele tem uma seção transversal de área 𝐴2. À esquerda, parte inferior do tubo está a uma certa altura 𝑦1 de um certo referencial e a parte superior do tubo à direita está a uma altura 𝑦2 desse mesmo referencial.
  13. 13. Equação de Bernoulli Equação de Bernoulli 𝑃 + 𝜌𝑔𝑦 + 1 2 𝜌𝑣2 = 𝑐𝑡𝑒 Equação de Bernoulli
  14. 14. Equação de Bernoulli
  15. 15. Exercícios 1) A figura abaixo mostra que o jato de água que sai de uma torneira fica progressivamente mais fino durante a queda. As áreas das seções retas indicadas são 𝐴0 = 1,2 cm2 e A = 0,35 cm². Os dois níveis estão separados por uma distância vertical h = 45 mm. Qual é a vazão da torneira?
  16. 16. Exercícios 2)
  17. 17. Exercícios 3)

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