material de apoio_3

Prévia do material em texto

FÍSICA TEÓRICA EXPER. - FLUIDOS, CALOR, OSCILAÇÕES - ARA0047
Semana Aula: 3
APLICAÇÃO DA EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE NA DINÂMICA DOS FLUIDOS
Tema
1. INTRODUÇÃO À MECÂNICA DOS FLUIDOS
Objetivos
Aplicar a equação da continuidade na dinâmica dos fluidos.
Tópicos
1.3 APLICAÇÃO DA EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE NA DINÂMICA DOS 
FLUIDOS
Procedimentos de Ensino-Aprendizagem
A equação da continuidade relaciona a velocidade de escoamento de um fluido e a área 
disponível para tal escoamento. Considerando-se um tubo no qual há apenas dois 
orifícios, um de entrada e outro de saída do fluido, é fácil de entender que o volume de 
fluido que entra nesse tubo é igual à quantidade que sai: VA = VB. No intervalo de tempo 
considerado, o espaço percorrido pelo fluido pode ser obtido a partir da equação da 
velocidade média: s = v x t, em que v é a sua velocidade de escoamento e t o tempo. 
Logo, podemos escrever:
V1 = V2 
S1 x s = S2 x s 
S1 x v1 x t = S2 x v2 x t 
S1 x.v1 = S2 x v2
Quanto menor for a área de escoamento disponível para um fluido (S), maior será a sua 
velocidade (v) e vice-versa.
Para iniciar, propõe-se a seguinte situação-problema: Por que um chuveiro é constituído 
(na saída de água) de vários furinhos e não de um único furo? E como isso se aplica em 
outras situações de saídas de fluidos?
Metodologia: 
O docente poderá mostrar como se chega à equação da continuidade, dar alguns 
exemplos e relacionar no quadro as hipóteses e possibilidades com a engenharia, 
discutidas com os alunos. Feito isso, discutir cada tópico, analisando conceitualmente 
seus fundamentos e diferenças. O professor deverá indicar ainda fontes de pesquisa, 
como vídeos, artigos e simulações (vídeo Hidrodinâmica - Vazão e equação da 
continuidade, https://www.youtube.com/watch?v=88Aoa9aqhgg; simulação Pressão do 
fluido e empuxo, https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/fluid-pressure-and-
flow), disponibilizados no Web Aula, para que os grupos possam aprofundar sua 
compreensão sobre o problema e elencar possíveis propostas de solução, por meio de 
técnicas de brainstorming. 
Atividade verificadora de aprendizagem:
será realizada após os debates, pedindo-se para que se calcule a quantidade máxima de 
furos de determinada área em um chuveiro com uma certa vazão de água, sabendo-se que 
a velocidade máxima permitida conforme a norma é de 3,0 m/s.
Recursos Didáticos
Portal da disciplina, quadro branco, projetor multimídia, aplicativos, objetos de 
aprendizagem multimídia, livro proprietário da disciplina, simulados disponíveis no SIA 
(Avaliando Aprendizado, Nova Chance), garrafa de plástico flexível, água.
Leitura Específica 
1. TIPLER, Paul A., MOSCA, Gene, Física para cientistas e engenheiros, 6 ed. Rio de 
Janeiro: LTC. Vol. 1. https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-216-
2618-3/pageid/0
2. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física, 10. 
ed. Rio de Janeiro: LTC. Vol. 1. 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788521632054
3. TELLES, Dirceu D. e NETTO, João M., Física com aplicação tecnológica - 
Oscilações, ondas, fluidos e termodinâmica, 1. ed. Rio de Janeiro: Blucher. Vol. 2 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521207566/pageid/0.
4. SERWAY, Raymond A., JEWETT Jr., John W., Física para cientistas e engenheiros, 2 
ed. CENGAGE. Vol. 1. 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788522127078/pageid/0
Aprenda +
Vídeo: Cursos Unicamp: Física Geral II - Fluidos - Parte 1, Peter Schulz - Unicamp, 
https://www.youtube.com/watch?v=hi2ORXrJk6k.
Site: Mecânica dos Fluidos, Nelson Luiz Reyes Marques - UFRGS, 
https://www.nelsonreyes.com.br/Fluidos.pdf.
Questão 1: Uma piscina olímpica mede 50m x 25m x 3m e está vazia. Quanto tempo 
levará para enchê-la através de uma rede com 100 saídas de água iguais, cada uma de 
área A = 100 cm², sabendo-se que a velocidade da água, admitida constante, tem módulo 
igual a 50m/s? 
A) 28h
B) 16h
C) 44h
D) 75h
E) 37h
Questão 2: Uma saída de água deve ter velocidade de 5 m/s para uma vazão de 600 m³ 
/hora. Qual o diâmetro da tubulação a ser comprada?
A) 188mm.
B) 237mm.
C) 328mm
D) 466mm
E) 519mm