Práticas De Mecânica Dos Fluídos(19048)-Aula 02

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PRÁTICAS DE MECANICA DOS FLUIDOS
TUTOR: ÍCARO J. R. QUEVEDO
PRESSÃO
Pressão é uma propriedade termodinâmica do fluido que não tem direção, e é uma força somente quando se considera uma superfície imersa em um fluido sob pressão, ou seja, é a força normal exercida por um fluido por unidade de área. Na convenção usual, ela é considera positiva para compressão.
PRESSÃO
A unidade de pressão é pascal (Pa), que equivale a 1 N/m² , mas como a unidade pascal é muito pequena para representar a maioria das pressões práticas, normalmente, a pressão é expressa em quilopascal (1 kPa = 10³ Pa) ou em megapascal (1 MPa = 106 Pa). Também é comum representar a pressão em outras unidades, como bar, atmosfera padrão (atm) e quilogramaforça por centímetro quadrado (kgf/cm²).
PRESSÃO
A pressão absoluta (Pabs) é a pressão real em determinada posição, sendo medida em relação ao vácuo absoluto, e normalmente é a pressão utilizada em relações e tabelas termodinâmicas. Já a pressão manométrica (Pman) é a diferença entre a pressão absoluta e a pressão atmosférica local (Patm), podendo ser positiva ou negativa, sendo que quando a pressão manométrica está abaixo de pressão atmosférica é chamada de pressão de vácuo (Pvac).
BARÔMETRO
O barômetro é o dispositivo utilizado para medição da pressão atmosférica. Ele foi desenvolvido por Evangelista Torricelli, provando que a pressão atmosférica pode ser medida ao inverter um tubo cheio de mercúrio em um recipiente também cheio de mercúrio aberto para a atmosfera.
BARÔMETRO
MANÔMETRO
O manômetro é um dispositivo de medição de pressão que se baseia no princípio de uma coluna de fluido sendo utilizada para medir diferenças, pequenas ou moderadas, de pressão. O manômetro mais simples consiste em um tubo vertical aberto no topo e conectado ao recipiente ao qual se deseja conhecer a pressão, sendo chamado de tubo piezométrico. Ele é bastante preciso, mas pouco utilizado, pois só é indicado para casos em que o fluido do recipiente é um líquido, a pressão do recipiente é maior que a pressão atmosférica (para não ocorrer sucção de ar) e a pressão do recipiente não é muito elevada (para que a altura da coluna de fluido seja razoável).
MANÔMETRO
TUBO PIEZOMÉTRICO
TUBO DE BOURBON
O tubo de Bourdon, que leva este nome em homenagem ao seu inventor francês Eugene Bourdon, consiste em um tubo de metal oco, dobrado como um gancho, com uma extremidade fechada e conectada a uma agulha indicadora, calibrada para a leitura da pressão manométrica. Quando está aberto para a atmosfera, não ocorre deformação do tubo, indicando zero de pressão. Já quando o fluido no interior do tubo é pressurizado, o tubo se deforma, movimentando a agulha de forma proporcional à pressão aplicada.
TUBO DE BOURBON
TRANSDUTORES DE PRESSÃO
Os transdutores de pressão convertem o efeito de pressão em um efeito elétrico, são mais rápidos, sensíveis e confiáveis que os medidores de pressão mecânicos. Existem transdutores que medem pressão manométrica (saída de sinal zero na pressão atmosférica), absoluta (saída de sinal zero no vácuo absoluto) ou diferencial (medem a diferença de pressão entre dois locais).
PROVADORES DE PESO MORTO
Os provadores de peso morto medem a pressão a partir da aplicação direta de um peso, proporcionando uma força por unidade de área. O peso é aplicado na parte superior do pistão, exercendo uma força sobre o óleo no interior do pistão. A pressão é calculada dividindo a soma das forças (peso do pistão e pesos aplicados) pela área transversal do pistão. Estes dispositivos são utilizados principalmente para calibração, podendo medir pressões elevadas.
PROVADORES DE PESO MORTO
EMPUXO
Empuxo, que também é conhecido como Princípio de Arquimedes, é a força exercida por um fluido sobre um objeto submerso ou flutuante, apresentando direção vertical e sentido para cima. As leis do empuxo foram descobertas por Arquimedes, sendo elas: 
1. “Um corpo imerso em um fluido está sujeito a uma força de empuxo vertical igual ao peso do fluido que ele desloca. 
2. Um corpo flutuante desloca seu próprio peso no fluido em que flutua”.
ESTABILIDADE
A estabilidade de corpos imersos ou flutuantes tem grande importância, principalmente no projeto de navios e submarinos. Na Figura são apresentados exemplos de estabilidade de uma bola no chão.
ESTABILIDADE
Um corpo é estável quando qualquer pequena perturbação gera uma força de restauração para a posição inicial. Ele é naturalmente estável quando ao ser movimentado permanece na nova posição, sem a tendência de voltar a posição inicial ou de continuar em movimento. Já ele é considerado instável quando qualquer perturbação faz com que se mova, divergindo da posição inicial.
ESTABILIDADE
Quando um corpo imerso ou flutuante está em equilíbrio estático, ele possui uma estabilidade vertical, pois há um equilíbrio entre o peso e a força de flutuação. Se a sua posição vertical for alterada naturalmente, ele permanecerá na nova posição, mas se sua posição for alterada de forma forçada, ele retornará à posição inicial assim que a força for removida.
ESTABILIDADE
A estabilidade rotacional em corpos flutuantes é semelhante à de corpos imersos.
ESTABILIDADE
Se o fundo for pesado e o ponto G estiver abaixo do ponto B, o corpo sempre será estável. Mas se o ponto G estiver acima do ponto B, o corpo ainda pode ser estável, durante uma perturbação rotacional o centroide do volume deslocado muda para o lado, até um ponto B’, mas o ponto G permanece inalterado, fazendo com que um momento de restauração seja gerado e que o corpo volte à posição inicial.
ESTABILIDADE
Uma das medidas de estabilidade de corpos flutuantes é a altura metacêntrica (GM), que é a distância entre o ponto G e o metacentro (M), e quanto maior for o seu valor, mais estável é o corpo. Se o ponto M está acima do ponto G (GM positivo), então o corpo é estável, e em caso inverso (GM negativo), o corpo é instável. Quando o corpo é instável, o peso e a força de flutuação geram um momento de inversão (de derrube), fazendo com que o corpo vire.
Metacentro é o ponto de intersecção entre as retas de ação da força de flutuação através do corpo, antes e após a rotação.
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