02 - Propriedades dos fluidos

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MECÂNICA DOS 
FLUIDOS
Pollianna Jesus de Paiva Mendes Godoi
Propriedades dos fluidos
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Comparar massa específica, peso específico e peso específico relativo.
 � Identificar a compressibilidade dos fluidos e a diferença entre tensão 
e pressão.
 � Definir forma, volume e pressão. 
Introdução
A partir deste texto, você compreenderá as propriedades dos fluidos. 
Fluidos são substâncias que podem estar em estado líquido ou em estado 
gasoso e são utilizados em diversos equipamentos, como máquinas 
em indústrias de engenharia. Os fluidos gasosos e líquidos possuem 
propriedades distintas se comparados entre si.
Além disso, você aprenderá a realizar a comparação entre massa 
específica, peso específico e peso relativo; saberá como identificar a 
compressibilidade dos fluidos; aprenderá a diferença entre tensão e 
pressão e aprenderá a definir a forma, o volume e a pressão de ambos 
os tipos de fluidos.
Massa específica, peso específico e 
peso relativo
Os fluidos líquidos e gasosos possuem propriedades diversas, que serão es-
tudadas a seguir.
Propriedades dos fluidos
Embora o campo de velocidade v seja a propriedade mais importante de um 
fluido, este interage estritamente com as propriedades termodinâmicas do 
fluido. As três propriedades mais comuns são pressão p; massa específica p e 
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temperatura T. Essas três propriedades são companheiras constantes do vetor 
velocidade nas análises de escoamento (WHITE, 2018).
Além da massa específica, serão estudadas as propriedades peso específico 
e peso específico relativo.
Massa específica
A massa específica permite calcular a massa do fluido a ser analisado. A massa 
específica é representada pela equação,
ρ = m
V
onde ρ é a massa específica em kg/m³, m é a massa em kg e V é o volume 
em m³.
Peso específico
O peso específico pode ser representado pela equação,
γ = P
V
onde γ é o peso específico em N/m³, w é o peso em N (Newton) e V é o 
volume em m³.
Segundo Potter e Wiggert (2008), diversas propriedades dos fluidos pre-
cisarão ser utilizadas no estudo sobre mecânica dos fluidos, sobre a massa 
por unidade de volume e sobre a massa específica. Muitas vezes utilizamos 
o peso por unidade de volume, o peso específico γ, relacionado com a massa
específica por:
γ = ρ ∙ g
onde g é a gravidade local. Para a água, consideramos que gama (γ) 
seja 9.810 N/m3 (62,4 lb/ft3), a menos que explicitado ao contrário. O peso 
específico raramente é utilizado para gases.
Peso específico relativo
O peso específico relativo é a relação entre o peso de dois fluidos, podendo 
ser nomeados como fluido A e fluido B.
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O peso específico relativo é representado pela equação:
Ɣe = 
Ɣa
Ɣb
Ɣa costuma ser o peso específico relativo de um fluido qualquer em relação 
ao peso específico relativo da água Ɣb.
Para entender como os fluidos se comportam, deve-se estudar as variações 
sofridas em relação à temperatura e à pressão.
Os tipos de escoamento são classificados em relação à compressibilidade. Quando 
há variação de densidade, considera-se o escoamento compressível; caso contrário, 
considera-se o escoamento incompressível. O escoamento também é conhecido como 
fluxo do fluido, ou seja, é o modo de fluir do fluido, tanto líquido quanto gasoso. O 
escoamento ocorre pelo fato de o fluido possuir livre movimento. 
Existem diversos tipos de fluxo de fluido, como turbulento, laminar, bidimensional, 
unidimensional, irrotacional, rotacional, variável, permanente, uniforme, forçado, livre, 
variado, entre outros. O escoamento está sujeito à teoria da turbulência e às leis da 
termodinâmica.
Compressibilidade dos fluidos e 
diferença entre tensão e pressão
Compressibilidade
Um fluido é considerado incompressível quando sua densidade permanece 
constante. Todos os fluidos que possuem alteração de densidade são com-
pressíveis, alguns são mais compressíveis que outros. A compressibilidade 
do fluido mede a alteração no volume de um líquido quando submetido à 
pressão externa.
A classificação de um escoamento como compressível ou incompressível 
depende da variação da sua densidade durante o escoamento. A incompres-
sibilidade é uma aproximação; um escoamento é dito incompressível se a 
densidade permanecer aproximadamente constante ao longo do tempo. Por-
tanto, quando o escoamento (ou o fluido) é definido como incompressível, o 
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volume de cada porção do fluido permanece inalterado no decorrer de seu 
movimento (ÇENGEL; CIMBALA, 2015).
Segundo Potter e Wiggert (2008), o volume de um gás depende das condi-
ções de pressão e de temperatura. No caso de um líquido, o volume também 
depende ligeiramente da pressão. Se essa pequena variação de volume (ou 
de massa específica) é importante, usamos o módulo de compressibilidade 
isotérmico B:
B = V ∙ | t∆p
∆V
O módulo de compressibilidade isotérmico tem as mesmas unidades que 
a pressão.
Segundo Potter e Wiggert (2008), para a água a 20ºC, este módulo é de 
cerca de 2100 MPa. Para causar uma variação de 1% no volume da água, é 
necessário que haja pressão de 21.000 kPa. Isso esclarece por que a água é 
considerada incompressível. O módulo de compressibilidade também é usado 
para determinar a velocidade do som na água, dada por:
c = √B/p
o que nos dá cerca de c = 1.450 m/s para água a 20ºC. 
Tensão
Na estática, a tensão é definida como força por unidade de área e é determinada 
por meio da divisão da força pela área sobre a qual esta atua. A componente 
normal da força que atua sobre a superfície por unidade de área é chamada 
de tensão normal e o componente tangencial da força que atua sobre uma 
superfície por unidade de área é chamado de tensão de cisalhamento (ÇEN-
GEL; CIMBALA, 2015).
Pressão 
Pressão corresponde à tensão de compressão em um ponto de fluido estático. 
Juntamente à velocidade, a pressão p é a mais importante variável dinâmica em 
mecânica dos fluidos. Diferenças ou gradientes de pressão geralmente causam 
o escoamento do fluido, especialmente em dutos. Em escoamentos, a baixa 
velocidade (a intensidade real da pressão) nem sempre é importante, a menos 
que caia a um valor tão baixo que cause a formação de bolhas de vapor líquido. 
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Por conveniência, são tratados muitos dos problemas propostos em nível de 
1 atm = 101.300 Pa. No entanto, os escoamentos de gás e a alta velocidade 
(compressível) são realmente sensíveis ao valor da pressão (WHITE, 2018).
Acesse o link a seguir para assistir a um vídeo que demonstra a diferença entre fluidos 
compressíveis e incompressíveis.
https://goo.gl/7TCQ57
Definição de forma, volume e pressão
Forma
Forma é definida como a parte externa de um material ou objeto físico, seu 
formato, sua geometria, sua aparência, seu aspecto.
Volume
Volume é a quantidade de espaço ocupado por um corpo. Pode ser definido 
em cm³, m³, mm³, entre outros.
V = comprimento × largura × altura
Pressão
Pressão é a força exercida sobre algo, podendo ser representada pela equação:
P =
F
A
onde F representa a força sobre a superfície e A representa a área total 
onde a força é aplicada. 
Analisando o Quadro 1, observamos que, em condições atmosféricas, o 
peso específico da água tem valor de 10.000 N/m³, a massa específica da água 
tem valor de 1.000 k/m³ e o peso específico relativo é igual a 1.
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Fonte: Adaptado de Rodrigues (2010).
Líquido
Massa 
específica = 
ρ (kg/m³)
Peso específico = 
γ (N/m³)
Peso específico 
relatico = γr
Água 1.000 10.000 1
Água do mar 1.025 10.250 1,025
Benzeno 879 8.790 0,879
Gasolina 720 7.200 0,720
Mercúrio 13.600 136.000 13,6
Óleo lubrificante880 8.800 0,880
Petróleo bruto 850 8.500 0,850
Querosene 820 8.200 0,820
Etanol 789 7.890 0,789
Acetona 791 7.910 0,791
Quadro 1. Propriedades dos fluidos
A pressão atmosférica é definida como a força exercida pela atmosfera 
sobre a superfície e costuma ser medida através de barômetros. 
Para melhor entendimento, você pode acessar o link a seguir e assistir a um vídeo que 
aborda as propriedades dos fluidos de forma detalhada.
https://goo.gl/oZZNJp
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Os fluidos se dividem em fluidos ideais e reais. 
 � Os fluidos ideais não possuem viscosidade, não são resistentes ao corte, possuem 
velocidade uniforme ao fluir e são incompressíveis, sem fricção e sem turbulência.
 � Os fluidos reais têm viscosidade, possuem velocidade não-uniforme ao fluir, são 
compressíveis e possuem fricção e turbulência. Um exemplo de fluidos reais são 
os combustíveis aplicados em equipamentos e máquinas.
ÇENGEL, Y. A.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. 3. ed. 
Porto Alegre: AMGH; Bookman, 2015. 1016 p.
POTTER, M. C.; WIGGERT, D. C. Mecânica dos fluidos. Porto Alegre: Bookman, 2018. 258 p.
RODRIGUES, L. E. M. Mecânica dos fluidos. São Paulo: Instituto Federal de Ciência, Edu-
cação e Tecnologia, 2010. 302 p. (Notas de aula). Disponível em: http://www.engbrasil.
eng.br/pp/mf/mef.pdf. Acesso em: 13 fev. 2019.
WHITE, F. M. Mecânica dos fluidos. 8. ed. Porto Alegre: AMGH; Bookman, 2018. 864 p.
Leituras recomendadas
#5 Propriedades dos Fluidos - Mecânica dos Fluidos. [S. l.; s. n.], 2016. 1 vídeo (17 min 52 
s). Publicado pelo canal Engenharia & Cia. Disponível em: https://www.youtube.com/
watch?v=0THDMiqe5YQ. Acesso em: 13 fev. 2019.
BISTAFA, S. R. Mecânica dos fluidos: noções e aplicações. 2. ed. São Paulo: Blucher, 
2016. 348 p.
BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008. 431 p.
HIBBELER, R. C. Mecânica dos fluidos. São Paulo: Pearson, 2016. 832 p.
MECÂNICA dos fluidos - Fluido Incompressível e Compressível (Fenômenos dos trans-
portes). [S. l.; s. n.], 2016. 1 vídeo (2 min 43 s). Publicado pelo canal Jackson Taylor. Dispo-
nível em: https://www.youtube.com/watch?v=1P7R25N0HFw. Acesso em: 13 fev. 2019.
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