APOSTILA MECANICA DOS FLUIDOS 2011
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APOSTILA MECANICA DOS FLUIDOS 2011


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MECÂNICA DOS FLUIDOS 
 
Curso Básico 
 
Jorge A. Villar Alé 
2011 
 
 
 
 
 
Mecânica dos Fluidos Sumário 
 
 ii 
 
 
 
 
MECÂNICA DOS FLUIDOS 
 
Curso Básico 
 
Jorge A. Villar Alé 
Março de 2011 
Mecânica dos Fluidos Sumário 
 
 iii 
 
 
 PREFÁCIO 
 
 
 Neste material são abordados os conceitos básicos de Mecânica dos Fluidos. O material é uma 
recopilação das aulas dadas no Departamento de Engenharia Mecânica e Mecatrônica da Faculdade de 
Engenharia da PUCRS. Inicialmente utilizou-se como referência o material disponível na internet Course in 
Fluid Mechanics do Prof. Andrew Sleigh, o qual foi traduzido e adaptado. Posteriormente o material foi 
modificado, adicionando-se conteúdos de outras referências bibliográficas, principalmente o texto de Fox e 
McDonald (Introdução à Mecânica dos Fluidos) e o texto de Munson, Young e Okiishi (Fundamentos da 
Mecânica dos Fluidos) e o Texto de Mott (Mecánica de Fluidos Aplicada). Nas aulas serão abordados os 
conteúdos e fornecidas listas de exercícios resolvidos e propostos, complementando assim o conteúdo da 
apostila. Recomenda-se que o aluno complemente seus estudos com os conteúdos originais das referencias 
bibliográficas acima citadas fazendo. O texto de Giles, Evett e Liu (Mecânica de Fluidos e Hidráulica) é um 
excelente material para realizar exercícios complementares. Recomenda-se como texto de referência para 
ampliar os conhecimentos e base de problemas propostos e resolvidos o livro de Çengel e Cimbala 
(Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e Aplicações). 
 
 No Cap.1 é apresentada uma introdução à Mecânica dos Fluidos. São definidos os principais 
conceitos básicos para abordar a disciplina, sem entrar em detalhamentos das equações que regem os 
diferentes tipos de escoamentos. No Cap.2 são definidas as principais propriedades dos fluidos descrevendo 
suas unidades principalmente no sistemas internacional. As equações que regem a estática dos fluidos são 
apresentadas no Cap.3 bem como os conceitos de pressão absoluta e medida por instrumentos. No Cap.4 são 
abordados os conceitos básicos do movimento dos fluidos. Define-se o campo de velocidades, aceleração das 
partículas de fluido, campo de forças e de tensões e a análise das forças agindo num elemento de fluido 
estático e em movimento. No Cap.5 são apresentadas as denominadas equações integrais, entre elas a 
conservação da massa e a quantidade de movimento. No Cap.6 é apresentada Equação de Bernoulli, 
apropriada para a solução de problemas que envolvem escoamentos incompressíveis não viscosos e em 
regime permanente, e também é apresentada a equação de Energia incluindo os termos dissipativos 
permitindo a solução de problemas que consideram o escoamento com fluidos viscosos. Os tópicos 
relacionados com escoamento interno viscoso são abordados no Cap.7, bem como os conceitos de perda de 
carga e tensões de cisalhamento no interior de tubos. No Cap.8 são definidas as equações que permitem 
avaliar escoamentos turbulentos no interior de tubulações. No Cap.9 são introduzidos os conceitos de análise 
dimensional. Adicional a apostila foi realizada um recopilação de problemas propostos e resolvidos 
abrangendo os principais conteúdos dos capítulos da apostila. 
 
 Na metodologia de ensino das disciplinas lecionadas com o presente material, os alunos devem 
realizar uma leitura prévia e reconhecimento das equações utilizadas nos capítulos, de tal forma que o 
professor possa esclarecer as dúvidas e realizar exercícios para explicar os conteúdos. 
 
 
Porto Alegre, março 2011. 
 
 
Jorge Antonio Villar Alé 
villar@ee.pucrs.br 
Mecânica dos Fluidos Sumário 
 
 iv 
 
 
 
 
 SUMÁRIO 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1 - Introdução a Mecânica dos Fluidos 
1.1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................................................... 1-3 
1.2 ESCOAMENTO UNIFORME, ESCOAMENTO EM REGIME PERMANENTE. ................................................................................... 1-5 
1.3 LINHAS DE CORRENTE E TUBOS DE CORRENTE .................................................................................................................. 1-7 
1.4 ESCOAMENTO COMPRESSÍVEL E INCOMPRESSÍVEL ............................................................................................................. 1-9 
1.5 ESCOAMENTO UNI, BI E TRIDIMENSIONAL ......................................................................................................................... 1-10 
1.5.1 Escoamento Viscoso e Não-viscoso ....................................................................................................................... 1-12 
1.6 ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO ........................................................................................................................... 1-13 
1.7 ESCOAMENTO INTERNO E EXTERNO................................................................................................................................. 1-14 
1.7.1 Escoamentos internos............................................................................................................................................. 1-14 
1.7.2 Escoamentos Externos ........................................................................................................................................... 1-15 
1.8 CAMADA LIMITE .............................................................................................................................................................. 1-17 
1.8.1 Forças de arrasto em escoamentos........................................................................................................................ 1-17 
1.8.2 Separação da Camada Limite em Cilindros............................................................................................................ 1-18 
1.8.3 Separação da Camada Limite em Perfis Aerodinâmicos........................................................................................ 1-19 
1.9 RESUMO HISTÓRICO DA MECÂNICA DOS FLUIDOS ............................................................................................................. 1-20 
1.10 COMENTÁRIO FINAL ........................................................................................................................................................ 1-23 
 
 
Capítulo 2 - Propriedades dos Fluidos 
2.1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................................................... 2-3 
2.2 LEI DE VISCOSIDADE DE NEWTON ...................................................................................................................................... 2-5 
2.3 FLUIDOS E SÓLIDOS .......................................................................................................................................................... 2-6 
2.4 FLUIDOS NEWTONIANOS E NÃO-NEWTONIANOS ................................................................................................................. 2-6 
2.5 LÍQUIDOS E GASES ........................................................................................................................................................... 2-8 
2.6 PROPRIEDADES DOS FLUIDOS............................................................................................................................................