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HIDRÁULICA- CCE 0217 Aula 2 – Revisão de Fenômenos de transportes Prof.ª Mischelle Santos mischelle.santos@estacio.br Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos Considera-se um fluido em repouso quando não há velocidade diferente de zero em nenhum dos seus pontos e, neste caso, esta condição de repouso é conhecida por Hidrostática. Os princípios da Hidrostática ou Estática dos Fluidos envolvem o estudo dos fluidos em repouso e das forças sobre objetos submersos. Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Definição de força ✓Força 𝐹 = 𝑚 𝑥 𝑎 A aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à força que atua sobre ele e tem a mesma direção e o mesmo sentido desta força. SI: kg .m/s² = N Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓ Pressão SI: Pa= N/m² Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓ Pressão atmosférica ou barométrica (Patm) É a pressão exercida pela camada de ar atmosférico. 𝑃𝑎𝑡𝑚 = 10 5 𝑃𝑎 = 1 𝑎𝑡𝑚 = 1𝑘𝑔𝑓 𝑐𝑚2 = 10000 𝑘𝑔𝑓 𝑚2 Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓ Pressão absoluta (Pabs) É a pressão positiva a partir do vácuo completo. ✓ Pressão manométrica ou relativa (Pman) É a diferença entre a pressão medida e a pressão atmosférica local. Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos P abs = P atm + P man Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓ Medidas das pressões Piezômetro Tubo em U Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓ Medidas das pressões Manômetro inclinado (medição de pequenas variações de pressão) Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓ Medidas das pressões Manômetro diferencial (medição de diferenças de pressão entre dois pontos da tubulação) Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Lei de Stevin: Pressão devida a uma coluna líquida “A diferença de pressões entre dois pontos da massa de um líquido em equilíbrio é igual a diferença de profundidade multiplicada pelo peso específico do líquido.” Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Lei de Stevin: Pressão devida a uma coluna líquida p2- p1 = γh Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Lei de Stevin: Pressão devida a uma coluna líquida p - patm = γh Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Lei de Stevin: Pressão devida a uma coluna líquida Consequências: - a pressão varia linearmente com a profundidade; - a pressão é a mesma em todos os pontos sobre um dado plano horizontal y no fluido. Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Lei de Stevin: Pressão devida a uma coluna líquida Vasos Comunicantes: “A altura de um líquido incompressível em equilíbrio estático preenchendo diversos vasos comunicantes independe da forma dos mesmos.” Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica Exercício 1: No manômetro diferencial mostrado na figura, o fluido A é água, B é óleo e o fluido manométrico é mercúrio. Sendo h1 = 25cm, h2 = 100cm, h3 = 80cm e h4 = 10cm, determine qual é a diferença de pressão entre os pontos A e B. Dados: h20 = 10000N/m³, Hg = 136000N/m³, óleo = 8000N/m³. Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica água óleo mercúrio água óleo mercúrio (1) (2) (3) + Hg h2 P3 = P2 PB = P3 − óleo h3 − óleo h3PB = PA + h 2o h1 + Hg h2 − óleo h3PB − PA= h 2o h1 + Hg h2 AB P − P = 10000 0,25+1360001− 8000 0,8 PB − PA = 132100Pa Ponto 1: P1 = PA + h 2o h1 Ponto 2: P2 = P1 + Hg h2 P2 = PA + h 2o h1 P3 = PA + h 2o h1 + Hg h2 Diferença de pressão: Ponto 3: Mesmo fluido e nível Solução do exercício 1 𝑃3 = 𝑃𝐵 + 𝛾ó𝑙𝑒𝑜. ℎ3 Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Princípio de Pascal “A pressão exercida sobre a superfície da massa líquida é transmitida no seu interior, integralmente e em todas as direções.” Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Princípio de Pascal Prensa hidráulica Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica Na prensa hidráulica da figura, os diâmetros dos tubos 1 e 2 são , respectivamente, 4 cm e 40 cm. Sendo o peso do carro igual a 10.000 N, determine: a) a força que deve ser aplicada no tubo 1 para equilibrar o carro; b) o deslocamento do nível de óleo no tubo 1, quando o carro sobe 20 cm. Exercício 2 Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS IHidráulica a) A 4 1 2 1 1 A1 A2 2 1 → F =100N 10000N A → F = F1 = F2 → A = 0,126m2 → A = 0,00126m2 A = D1 = 0,04m D2 =0,4m .D2 Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS IHidráulica b) A 0 , 0 0 1 2 6 1 1 A 2 .h 2 1 2 1 h1 = 2 0 m h = 0 , 1 2 6 . 0 , 2 h = V 1 = V 2 A1 .h1 = A 2 .h 2 → A = 0 , 1 2 6 m 2 → A = 0 , 0 0 1 2 6 m 2 Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Princípio de Arquimedes “Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido em equilíbrio recebe uma força vertical para cima denominada empuxo, de intensidade igual, mas de sentido contrário ao peso da porção deslocada de fluido e aplicada no ponto onde estava localizado o centro de massa desta porção de fluido.” Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Princípio de Arquimedes Empuxo = Peso Específico do fluido x Volume deslocado Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica • Estática dos fluidos ✓Princípio de Arquimedes Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica Exercício: Um objeto de massa específica 300 kg/m3 e massa 15.000 kg flutua nas calmas águas de um lago. Se a massa específica do fluido é 1000 kg/m3, determine o volume emerso (parte que não está imersa) do corpo. Aula 1 – Introdução a Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica Exercício: Um objeto de massa específica 300 kg/m3 e massa 15.000 kg flutua nas calmas águas de um lago. Se a massa específica do fluido é 1000 kg/m3, determine o volume emerso (parte que não está imersa) do corpo. Como o objeto flutua na água, podemos dizer que o empuxo é igual ao peso: E = p ρ . VDES . g = m . g ρ . VDES = m 1000 . VDES = 15.000 VDES = 15 m 3 Aula 1 – Introduçãoa Resistência dos Materiais I RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 1.2. Revisão Hidráulica Exercício: Um objeto de massa específica 300 kg/m3 e massa 15.000 kg flutua nas calmas águas de um lago. Se a massa específica do fluido é 1000 kg/m3, determine o volume emerso (parte que não está imersa) do corpo. A partir da definição de massa específica, podemos encontrar o volume total do corpo: ρ = m / V V = m / ρ V = 15.000 / 300 V = 50 m3 Como o volume total do corpo é 50 m3 e o volume imerso em água é de 15 m3, podemos concluir que o volume emerso é de 35 m3. 𝜌 = 𝑚 𝑉 ⇒ 𝑉 = 𝑚 𝜌 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑡𝑜 → 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑑𝑜