Aula 1 - Conceitos Básicos

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Conceitos e Propriedades Fundamentais dos
Fluidos
Profo Jose´ Antonio
30 de Julho de 2013
Grandezas F´ısicas
Grandeza de Base Dimensa˜o
Comprimento L
Massa M
Tempo T
Corrente Ele´trica I
Temperatura Termodinaˆmica Θ
Quantidade de Mate´ria N
Intensidade Luminosa J
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Grandezas F´ısicas
Dimensa˜o de uma Grandeza ”G”
[G ] = LαMβT γI δΘ�NζJη
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Grandezas F´ısicas
Exemplo: Assumindo uma grandeza com α = 1, β = −2, � = 4 e
os demais coeficientes iguais a zero, tem-se:
[G ] = LM−2T 0I 0Θ4N0J0
[G ] = LM−2Θ4
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Grandezas F´ısicas
Grandeza Adimensional
Assumindo todos os coeficientes iguais a zero:
[G ] = L0M0T 0I 0Θ0N0J0 = 1
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Grandezas F´ısicas
Dimensa˜o de uma Grandeza Mecaˆnica
[K ] = LαMβT γ
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Grandezas F´ısicas
Exemplo - Velocidade
v =
s
t
→ [v ] = L
T
= LT−1
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Unidades
Unidades no Sistema Internacional (S.I.)
Grandeza Nome S´ımbolo
Comprimento metro m
Massa quilograma kg
Tempo segundo s
Corrente Ele´trica Ampe´re A
Temperatura Termodinaˆmica Kelvin K
Quantidade de Mate´ria mole mol
Intensidade Luminosa candela cd
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Unidades
Unidades no Sistema Internacional (S.I.) - Exemplo
[v ] = LT−1 → ms−1 → m/s
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Unidades
Unidades Compostas no Sistema Internacional (S.I.) - Exemplos
A´rea: A = comprimento x comprimento
[A] = LL→ m.m→ m2
Volume: V = comprimento x comprimento x comprimento
[A] = LLL→ m.m.m→ m3
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Exerc´ıcios
Determinar a dimensa˜o e a unidade das seguintes grandezas
compostas:
a) Acelerac¸a˜o
b) Forc¸a
c) Energia
d) Poteˆncia
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Unidades - Outras Considerac¸o˜es
Fatores
Fator Nome S´ımbolo Exemplo
109 giga G 1.000.000.000 m = 109m = Gm
106 mega M 1.000.000 m = 106m = Mm
103 quilo k 1.000 m = 103m = km
102 hecto h 100 m = 102m = hm
101 deka da 10 m = 101m = dam
10−1 deci d 0,1 m = 10−1m = dm
10−2 centi c 0,01 m = 10−2m = cm
10−3 mili m 0,001 m = 10−3m = mm
10−6 micro µ 0,000001 m = 10−6m = µm
10−9 nano n 0,000000001 m = 10−9m = nm
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Propriedades Ba´sicas dos
Fluidos
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Propriedades Ba´sicas
Uma primeira definic¸a˜o
FLUIDO: Substaˆncia que se deforma
continuamente sob a ac¸a˜o de uma forc¸a tangencial
(tensa˜o de cisalhamento), por menor que seja esta
forc¸a.
TEM A PROPRIEDADE DE ESCOAR
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Propriedades Ba´sicas
Uma primeira definic¸a˜o
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Propriedades Ba´sicas
Desta forma, diferente dos so´lidos, na˜o apresentam forma definida
Algumas novas definic¸o˜es devem ser estabelecidas.
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Propriedades Ba´sicas
Massa Espec´ıfica
Massa de uma substaˆncia contida em uma unidade de volume
ρ =
m
V
Dimensa˜o: [ρ] = ML−3
Unidade no S.I.: kg/m3
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Propriedades Ba´sicas
Massa Espec´ıfica de Algumas Substaˆncias
Substaˆncia ρ (kg/m3)
Ar (15◦C) 1,225
Gasolina 720
Etanol 789
Querosene 820
O´leo lubrificante 880
Gelo (< 0◦C) 916,7
A´gua (20◦C) 998
Mercu´rio (Hg) 13600
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Propriedades Ba´sicas
Massa Espec´ıfica - Exerc´ıcio
Um reservato´rio cil´ındrico possui diaˆmetro de base
igual a 2m e altura de 4m, sabendo-se que o mesmo
esta´ totalmente preenchido com gasolina
(ρ = 720kg/m3), determine a massa de gasolina
presente no reservato´rio.
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Propriedades Ba´sicas
Peso Espec´ıfico
Peso de uma substaˆncia contida em uma unidade de volume
γ =
W
V
=
m.g
V
= ρ.g
Dimensa˜o: [γ] = ML−2T−2
Unidade no S.I.: kg/m2s2 = N/m−3
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Propriedades Ba´sicas
Peso Espec´ıfico - Exerc´ıcio
Sabendo-se que 1500kg de massa de uma
determinada substaˆncia ocupa um volume de 2m3,
determine a massa espec´ıfica e o peso espec´ıfico
dessa substaˆncia. Dados: g = 9, 81m/s2.
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Propriedades Ba´sicas
Densidade
Raza˜o entre a massa espec´ıfica de uma fluido (ρ) e uma massa
espec´ıfica padra˜o (ρo)
δ =
ρ
ρo
Dimensa˜o: δ = M0L0T 0 = 1
Grandeza Adimensional
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Propriedades Ba´sicas
Densidade
Para L´ıquidos - Massa Espec´ıfica Padra˜o da A´gua a 4◦C
ρo = ρH2O→4◦C = 1000kg/m
3
Paga Gases - Massa Espec´ıfica Padra˜o do Ar a 15◦C
ρo = ρAr→15◦C = 1.225kg/m
3
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Propriedades Ba´sicas
Exemplos
1. Mercu´rio - ρ = 13600kg/m3
δHg =
13600
1000
= 13, 6
2. He´lio - ρ = 0, 179kg/m3
δHe =
0, 179
1, 225
= 0, 1461
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Propriedades Ba´sicas
Comportamento anoˆmalo da massa espec´ıfica da a´gua
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Propriedades Ba´sicas
Variac¸a˜o com a Temperatura da massa espec´ıfica do Ar
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Pesquisa
Pesquisa (Trabalho Individual)
Fazer uma pesquisa a respeito das poss´ıveis
explicac¸o˜es para o comportamento anoˆmalo da
variac¸a˜o da massa espec´ıfica da a´gua com a
temperatura. Verificar se outros fluidos apresentam
comportamento similar
Data da Entrega: 13 de agosto de 2013
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Exerc´ıcios Propostos
Um reservato´rio cu´bico com 2m de aresta esta´
completamente cheio de o´leo lubrificante
(ρ = 880kg/m3). Determine a massa de o´leo
quando apenas 3/4 do tanque estiver ocupado.
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Exerc´ıcios Propostos
Sabe-se que 400kg de um l´ıquido ocupa um
reservato´rio com volume de 1500 litros, determine
sua massa espec´ıfica, seu peso espec´ıfico e a sua
densidade.
Dados: g = 9, 81m/s2 e 1000litros = 1m3.
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Exerc´ıcios Propostos
A massa espec´ıfica de uma determinada substaˆncia
e´ igual a 740kg/m3, determine o volume ocupado
por uma massa de 500kg dessa substaˆncia.
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Pro´xima Aula
1.Viscosidade
2.Pressa˜o
3.Introduc¸a˜o a Hidrosta´tica
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