Mecânica dos Fluidos

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Mecânica: Ciência que estuda o equilíbrio e o movimento de corpos sólidos, líquidos e gasosos, bem como as causas que provocam este movimento;
Em se tratando somente de líquidos e gases, que são denominados fluidos, recai-se no ramo da mecânica conhecido como Mecânica dos Fluidos.
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Mecânica dos Fluidos: Ciência que trata do comportamento dos fluidos em repouso e em movimento. Estuda o transporte de quantidade de movimento nos fluidos.
Exemplos de aplicações:
O estudo do comportamento de um furacão;
O fluxo de água através de um canal;
As ondas de pressão produzidas na explosão de uma bomba;
As características aerodinâmicas de um avião supersônico.
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		O conhecimento e entendimento dos princípios e conceitos básicos da Mecânica dos Fluidos são essenciais na análise e projeto de qualquer sistema no qual um fluido é o meio atuante.
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		O projeto de todos os meios de transporte requer a aplicação dos princípios de Mecânica dos Fluidos. Exemplos:
as asas de aviões para vôos subsônicos e supersônicos;
máquinas de grande efeito;
Aerobarcos;
pistas inclinadas e verticais para decolagem;
cascos de barcos e navios;
projetos de submarinos e automóveis.
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Projeto de carros e barcos de corrida (aerodinâmica);
Sistemas de propulsão para vôos espaciais;
Sistemas de propulsão para fogos de artifício;
Projeto de todos os tipos de máquinas de fluxo incluindo bombas, separadores, compressores e turbinas;
Lubrificação;
Sistemas de aquecimento e refrigeração para residências particulares e grandes edifícios comerciais;
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O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma (1940) evidencia as possíveis conseqüências que ocorrem, quando os princípios básicos da Mecânica dos Fluidos são negligenciados;
A ponte suspensa apenas 4 meses depois de ter sido aberta ao tráfego, foi destruída durante um vendaval;
Inicialmente, sob a ação do vento, o vão central pôs-se a vibrar no sentido vertical, passando depois a vibrar torcionalmente, com as torções ocorrendo em sentido oposto nas duas metades do vão. Uma hora depois, o vão central se despedaçava.
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O sistema de circulação do sangue no corpo humano é essencialmente um sistema de transporte de fluido e como conseqüência o projeto de corações e pulmões artificiais são baseados nos princípios da Mecânica dos Fluidos;
O posicionamento da vela de um barco para obter maior rendimento com o vento e a forma e superfície da bola de golfe para um melhor desempenho são ditados pelos mesmos princípios.
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Os fluidos estão presentes em:
◦Tempo e clima
◦Veículos: automóveis, trens, navios, aviões, etc.
◦Meio ambiente
◦Fisiologia e medicina
◦Esportes e recreação
◦Muitos outros exemplos
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TEMPO E CLIMA:
Tornados
Tempestades
Fenômenos climáticos
Furacões
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VEÍCULOS:
Aviões
Navios
Trens de alta velocidade
Submarinos
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MEIO AMBIENTE:
Poluição atmosférica
Hidrologia
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FISIOLOGIA E MEDICINA:
Bombeamento de sangue
Equipamentos ventricular
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ESPORTE:
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Até o início do século o estudo dos fluidos foi efetuado essencialmente por dois grupos – Hidráulicos e Matemáticos;
Os Hidráulicos trabalhavam de forma empírica, enquanto os Matemáticos se concentravam na forma analítica;
Posteriormente tornou-se claro para pesquisadores eminentes que o estudo dos fluidos deve consistir em uma combinação da teoria e da experiência;
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Nos problemas mais importantes, tais como:
Produção de energia
Produção e conservação de alimentos
Obtenção de água potável
Poluição
Processamento de minérios
Desenvolvimento industrial
Aplicações da Engenharia à Medicina
Sempre aparecem cálculos de:
Perda de carga
Forças de arraste
Trocas de calor
Troca de substâncias entre fases
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		Desta forma, torna-se importante o conhecimento global das leis tratadas no que se denomina Fenômenos de Transporte.
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Engenharia Civil e Arquitetura
Constitui a base do estudo de hidráulica e hidrologia e tem aplicações no conforto térmico em edificações.
Engenharias Sanitária e Ambiental
Estudos da difusão de poluentes no ar, na água e no solo.
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Engenharia Mecânica
Processos de usinagem, processos de tratamento térmico, cálculo de máquinas hidráulicas, transferência de calor das máquinas térmicas e frigoríficas e Engenharia aeronáutica.
Engenharia Elétrica e Eletrônica
Importante nos cálculos de dissipação de potência, seja nas máquinas produtoras ou transformadoras de energia elétrica, seja na otimização do gasto de energia nos computadores e dispositivos de comunicação.
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Líquidos:
 -Assumem a forma dos recipientes que os contém;
Apresentam um volume próprio (constante);
Podem apresentar uma superfície livre;
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Gases e vapores:
-apresentam forças de atração intermoleculares desprezíveis;
não apresentam nem um formato próprio e nem um volume próprio;
ocupam todo o volume do recipiente que os contém.
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	De uma maneira geral, o fluido é caracterizado pela relativa mobilidade de suas moléculas que, além de apresentarem os movimentos de rotação e vibração, possuem movimento de translação e portanto não apresentam uma posição média fixa no corpo do fluido.
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A principal distinção entre sólido e fluido, é pelo comportamento que apresentam em face às forças externas.
Por exemplo, se uma força de compressão fosse usada para distinguir um sólido de um fluido,
este último seria inicialmente comprimido, e a partir de um certo ponto ele se comportaria
exatamente como se fosse um sólido, isto é, seria incompressível.
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O fluido não resiste a esforços tangenciais por menores que estes sejam, o que implica que se deformam continuamente.
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Já os sólidos, ao serem solicitados por esforços, podem resistir, deformar-se e ou até mesmo cisalhar.
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	Os sólidos resistem às forças de cisalhamento até o seu limite elástico ser alcançado (este valor é denominado tensão crítica de cisalhamento), a partir da qual experimentam uma deformação irreversível, enquanto que os fluidos são imediatamente deformados irreversivelmente, mesmo para pequenos valores da tensão de cisalhamento.
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	Um fluido pode ser definido como uma substância que muda continuamente de forma enquanto existir uma tensão de cisalhamento, ainda que seja pequena.
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Massa específica -  
- É a razão entre a massa do fluido e o volume que contém essa massa (pode ser denominada de densidade absoluta)
Sistema SI............................Kg/m3
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 Peso específico - 
 
 
- É a razão entre o peso de um dado fluido e o volume que o contém;
- O peso específico de uma substância é o seu peso por unidade de volume;
	Sistema SI............................N/m3
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Relação entre peso específico e massa específica.
W
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Volume Específico - Vs
Vs= 1/ =V/m
- É definido como o volume ocupado pela unidade de massa de uma substância, ou seja, é o inverso da massa específica.
	Sistema SI............................ m3/Kg
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Densidade Relativa – δ
 (ou Densidade)
É a relação entre a massa específica de uma substância e a de outra tomada como referência.
	δ = 
o
Sistema SI............................ ρ0 água= 1000kg/m3
Sistema SI............................ ρ0 ar= 1,2kg/m3