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Mecânica dos fluidos aula de revisão AV1 Conteúdo ✓Introdução ao estudo da mecânica dos fluidos ✓Propriedades dos fluidos ✓Estática dos Fluidos ✓Questões ✓Lista de exercícios Introdução ao estudo da mecânica dos fluidos A mecânica dos fluidos é uma ciência que estuda o comportamento dos fluidos em repouso ou em movimento e das leis que regem este comportamento. ESTÁTICA DOS FUIDOS- Fluidos em Repouso, livre de forças externas DINÂMICA DOS FLUIDOS-Fluidos em Movimento , sob ação de forças externas Introdução ao estudo da mecânica dos fluidos Escoamentos internos e externos Hidráulica Aerodinâmica Manometria Empuxo Flutuações Bombas Represas Projetos Introdução ao estudo da mecânica dos fluidos Substâncias no estado líquido ou gasoso são denominadas fluidos. Um fluido é caracterizado como uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento, não importando o quão pequena possa ser essa tensão. Os fluidos incluem os líquidos, os gases, os plasmas e até os sólidos plásticos. A principal característica dos fluidos está relacionada a propriedade de não resistir a deformação e apresentam a capacidade de fluir, ou seja, possuem a habilidade de tomar a forma de seus recipientes. Esta propriedade é proveniente da sua incapacidade de suportar uma tensão de cisalhamento em equilíbrio estático. Introdução ao estudo da mecânica dos fluidos Propriedades dos fluidos VISCOSIDADE LÍQUIDOS Possuem moléculas mais juntas. O aumento da temperatura diminui as forças que mantêm as moléculas unidas, portanto, diminui a aderência, diminuindo a viscosidade , ou aumentando a fluidez GASES Possuem moléculas bem mais afastadas. O aumento da temperatura aumenta as colisões moleculares, mantendo as moléculas mais juntas e portanto; dificultando o escoamento dos gás. Aumenta a aderência; Ou diminuindo a fluidez Viscosidade Dinâmica (μ) propriedade dos fluidos relacionada com a resistência ao escoamento. Varia com a temperatura Propriedades dos fluidos Propriedades dos fluidos Viscosidade Cinemática Prof° J. Gabriel F. Simões 6 [ ] [ ] [ ] [ ] (St) stoke 0,01 (cSt) centiStoke 1 Stoke"" cm²/s un :C.G.S. (S.I.) m²/s un :M.K.S. m²/s un :S. .*K M. 2 4 2 2 = == = = = // == / / n n n n r m n T L L FT L TF Ex.: Água: m²/s106-=n (20º C) OBS: a) m depende da temperatura (q) b) m independe da pressão c) m = 1 fluidez EXERCÍCIOS: 1 - Um fluido tem massa específica r = 80 utm/m³. Qual é o seu peso específico e o peso específico relativo? 10 . 80. / 10 1000 2 3 2 == = = grg g g smg kgf/mDados OH 3 800 kgf/m=g 1000 800 OH r 2 = g g =g 8,0r=g Determinar a massa específica em g/cm³ Responda Como pode ser definidos os fluidos newtonianos? Explique com base na experiência de newton. Equacione. As propriedades dos fluidos são fundamentais para o estudo da estática bem como da dinâmica dos fluidos. Equacione as propriedades estudadas e relacione a propriedade com uma aplicação prática. Considere um tanque de ar comprimido a uma pressão relativa de 340 kPa, volume de 2,38x10-2m3 e temperatura de 21°C . Determine a massa específica e o peso do ar comprimido. Dados patm=101,3kPa Considere a distribuição de velocidade do escoamento em um canal formado por duas placas planas paralelas de um fluido newtoniano e μ=1,92N.s/m2. Se a velocidade média é de 0,6m/s e h é 5x10-3m. Determine: a) A tensão de cisalhamento na placa inferior b) A tensão no eixo central do canal c) A velocidade máxima 𝑢 = 3𝑉 2 1 − 𝑦 ℎ 2 Estática dos fluidos A estática dos fluidos estuda o fluido que está em repouso. Portanto não há forças de cisalhamento e toda força está agindo normal em relação a superfície; p=força/área Principio Pascal “A variação de pressão sofrida em um ponto de um fluido em equilíbrio é transmitida integralmente a todos os pontos do fluido e às paredes que o delimita”. Teorema de Stevin “A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido é igual ao produto do peso específico pela diferença de cotas dos dois pontos” Fluidos incompressíveis Medidas de Pressão A pressão medida em relação ao vácuo perfeito é conhecida como pressão absoluta Medidores de pressão Tubo piezométrico: tubo aberto à atmosfera. A pressão medida é relativa à atmosférica denominada pressão relativa. 𝑝𝐴 = 𝜌𝑔ℎ1 𝑝𝐵 = 𝜌𝑔ℎ2 Exemplo – Tubo piezométrico Calcule a máxima pressão relativa que poderá ser medida com o tubo piezométrico para uma altura de 2,0m. Considere a densidade do fluido igual a 8,0. Solução do exemplo– Tubo piezométrico Altura máxima: h2= 2,0 m Densidade do fluido = 8,0; então 𝜌fluido=d* 𝜌 H2O 𝜌fluido=8,0*1000kg/m3= 8000kg/m3 g= 9,8 m/s2 𝑝𝐴 = 𝑝𝑎𝑡𝑚 + 𝜌𝑔ℎ1 𝑝𝐵 = 𝑝𝐴 + 𝜌𝑔(ℎ2 − ℎ1) 𝑝𝐵 = 𝜌𝑔ℎ1 + 𝜌𝑔(ℎ2 − ℎ1) 𝑝𝐵 = 𝜌𝑔ℎ1 + 𝜌𝑔ℎ2 − 𝜌𝑔ℎ1 𝑝𝐵 = 𝜌𝑔ℎ2 = 8000 ∗ 9,8 ∗ 2 𝑝𝐵 = 15680 𝑁 𝑚2 = 15680 𝑃𝑎 = 15,7𝑘𝑃𝑎 Medidores de pressão tubo em “U” é possível medir a pressão de líquidos e gases com o mesmo instrumento. O manômetro em “U” é conectado e preenchido com um fluido chamado fluido manométrico. O fluido cuja pressão será medida deve ter uma massa específica menor que a do fluido manométrico. manômetro em “U” Determine a diferença de pressão entre A e B , considerando o sistema abaixo Determine a diferença de pressão entre A e B , considerando o sistema abaixo Cotam-se os planos de separação dos diversos líquidos. Em seguida, convencionalmente, percorre-se o manômetro da esquerda para a direita somando (ou subtraindo) as pressões das colunas de fluidos conforme se desça (ou suba) segundo os diversos ramos do manômetro. 𝑝𝐴 + 𝛾𝐻2𝑂ℎ2 + 𝛾ó𝑙𝑒𝑜ℎ3 − 𝛾𝐻𝑔 ℎ3 + ℎ2 + ℎ1 = 𝑝𝐵 𝑝𝐴 − 𝑝𝐵 = 𝛾𝐻𝑔 ℎ3 + ℎ2 + ℎ1 − 𝛾𝐻2𝑂ℎ2 − 𝛾ó𝑙𝑒𝑜ℎ3 𝑝𝐴 − 𝑝𝐵 = 13600𝑥9,8 75. 10−2 − 1000𝑥9,8(22. 10−2) − 827𝑥9,8(18. 10−2) 𝑝𝐴 − 𝑝𝐵 = 99,96 𝑘𝑃𝑎