Aula 1 Intro propriedades fdt UNIPÊ

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Introdução
 Propriedades Básicas dos Fluidos
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Mecânica dos Fluidos: Ciência que trata do comportamento dos fluidos em repouso e em movimento. 
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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	Fluido é uma substância que se deforma continuamente, quando submetida a uma força tangencial constante qualquer ou, em outras palavras, fluido e uma substância que, submetida a uma força tangencial constante, não atinge nova configuração de equilíbrio estático.
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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.
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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
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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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Fluido é macio e deformável
Sólido é denso e muito pouco deformável
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 A diferença fundamental entre sólido e fluido está relacionada com a estrutura molecular:
Sólido: as moléculas sofrem forte força de atração (estão muito próximas umas das outras) e é isto que garante que o sólido tem um formato próprio;
Fluido: apresenta as moléculas com um certo grau de liberdade de movimento (força de atração pequena) e não apresentam um formato próprio. 
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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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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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Pagina 2 do Franco Brunetti
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Os fluidos podem ser classificados de acordo com a relação entre a tensão cisalhante e a taxa de deformação do fluido:
-Newtonianos: são fluidos nos quais a tensão cisalhante é diretamente proporcional à taxa de deformação. Os fluidos mais comuns tais como água, ar e gasolina são fluidos Newtonianos.
-Não-Newtonianos: são fluidos nos quais a tensão cisalhante não é diretamente proporcional à taxa de deformação. Ex.: sangue, alguns tipos de óleos lubrificantes, certas suspensões, tenso-ativos, pastas e polímeros de elevado peso molecular. 
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“Partículas fluidas em contato com superfícies sólidas adquirem a mesma velocidade dos pontos da superfície sólida com as quais estabelecem contato”
F
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Cada lâmina de fluido adquire uma velocidade própria compreendida entre zero e V0, a variação desta velocidade é linear
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Para que possamos entender o valor desta lei, partimos da observação de Newton na experiência das duas placas, onde ele observou que após um intervalo de tempo elementar (dt) a velocidade da placa superior era constante, isto implica que a resultante na mesma é zero, portanto isto significa que o fluido em contato com a placa superior origina uma força de mesma direção, mesma intensidade, porém sentido contrário a força responsável pelo movimento. Esta força é denominada de força de resistência viscosa - F
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Força que movimenta a placa
Transmite ao fluido uma tensão tangencial
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O fluido resiste à tensão
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Força que movimenta a placa
Se a velocidade é constante  
 
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Postulada por Newton em 1687
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dv/dy  gradiente de velocidade
Para se calcular o gradiente de velocidade deve-se conhecer a função V=f(y)
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Nos casos em que a espessura da camada de fluido é pequena, a função V=f(y) pode ser considerada linear
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Para camadas de fluido de pequena espessura
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Força que movimenta a placa
Se a velocidade é constante  
 
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Fluidos newtonianos – são aqueles que obedecem a lei de Newton da viscosidade, ou seja, existe uma relação linear entre o valor da tensão de cisalhamento e a velocidade de deformação resultante ( μ = constante). 
Ex.: gases e líquidos simples (água, gasolinas)
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Fluidos não newtonianos – são aqueles que não obedecem a lei de Newton da viscosidade, ou seja, não existe uma relação linear entre o valor da tensão de cisalhamento e a velocidade de deformação resultante. 
Ex.: tintas, soluções poliméricas, produtos alimentícios como sucos e molhos, sangue, lama
Observação: só estudaremos os fluidos newtonianos
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Onde temos:
A = fluido newtoniano
B = fluido não-newtoniano
C = plástico ideal
D = substância pseudoplástica 
Sólidos
Fluido ideal
A viscosidade é zero ou desprezível
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ANTES, RELEMBRE DA AULA 1, O ROTEIRO RECOMENDADO PARA RESOLVER PROBLEMAS EM MECÂNICA DOS FLUIDOS:
Estabeleça de forma breve a informação dada
Identifique aquilo que deve ser encontrado
 Faça um desenho esquemático
Apresente as formulações matemáticas necessárias
Relacione as hipóteses simplificadoras apropriadas
Complete a análise algebricamente antes de introduzir os valores numéricos
Introduza os valores numéricos (usando um sistema de unidades consistente)
Verifique a resposta e reveja se as hipóteses feitas são razoáveis
Destaque a resposta
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1- Estabeleça de forma breve a informação dada
DADOS:
Largura da placa  L= 1,0 m
Peso da placa  P = 20 N
Velocidade da placa  V = 2,0 m/s
Espessura da película de óleo   = 2,0 mm
PEDE-SE:
Viscosidade do óleo   = ?
2 - Identifique aquilo que deve ser encontrado
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3 – Faça um desenho esquemático
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4- Apresente as formulações matemáticas necessárias
Lei de Newton da Viscosidade:
Tensão tangencial provocada pelo peso:
???
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Relembrando conceitos da FÍSICA:
Um objeto apoiado sobre um plano inclinado que forma um ângulo  em relação com a horizontal, está sob a atuação da força gravitacional (Força Peso):
 
Decompondo a força peso, temos duas componentes, a componente tangencial (Px) e a componente normal (Py)
 
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Da trigonometria:
90°
x
HIP
CO
CA
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No exemplo:
Logo: 
90°
4- Apresente as formulações matemáticas necessárias
Lei de Newton da Viscosidade:
Tensão tangencial provocada pelo peso:
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5- Relacione as hipóteses simplificadoras apropriadas
Admitindo que a função
V=f(y) é linear , pois a espessura é pequena
Considerando a velocidade constante:
 
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6- Complete a análise algebricamente antes de introduzir os valores numéricos
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7 - Introduza os valores numéricos (usando um sistema de unidades consistente)
8 - Verifique a resposta e reveja se as hipóteses feitas são razoáveis
9 – Destaque a resposta
A viscosidade dinâmica do óleo é: 
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Um pistão de peso P = 20 N, é liberado no topo de um tubo cilíndrico e começa a cair dentro deste sob a ação da gravidade. A parede interna do tubo foi besuntada com óleo com viscosidade dinâmica µ = 0,065 kg/m.s. O tubo é suficientemente longo para que a velocidade estacionária do pistão seja atingida. As dimensões do pistão e do tubo estão indicadas na figura. Determine a velocidade estacionária do pistão V0. 
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1- Estabeleça de forma breve a informação dada
DADOS:
Peso do pistão  P = 20 N
Viscosidade dinâmica do óleo   = 0,065 kg/m.s
Altura do pistão  h = 15 cm
Diâmetro do pistão  D1 = 11,9 cm
Diâmetro do tubo  D2 = 12 cm
PEDE-SE:
Velocidade estacionária do pistão  V=?
2 - Identifique aquilo que deve ser encontrado
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3 – Faça um desenho esquemático
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4- Apresente as formulações matemáticas necessárias
Lei de Newton da Viscosidade:
Tensão tangencial provocada pelo peso:
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Relembrando conceitos da GEOMETRIA:
Em um cilindro:
 
‘
1 volta completa  2
1 volta completa de uma circunferência  2r
Para determinar a área, multiplica pela altura
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4- Apresente as formulações matemáticas necessárias
Lei de Newton da Viscosidade:
Tensão tangencial provocada pelo peso:
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5- Relacione as hipóteses simplificadoras apropriadas
Admitindo que a função V=f(y) é linear , pois a espessura é pequena
Considerando a velocidade constante:
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6- Complete a análise algebricamente antes de introduzir os valores numéricos
É o diâmetro do pistão  D1=11,9cm
É a espessura do óleo, folga entre o pistão e o tubo  =(D2-D1)/2=0,05cm
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7 - Introduza os valores numéricos (usando um sistema de unidades consistente)
1 N = 1 kg.m/s²
8 – Destaque a resposta
A velocidade estacionária do pistão é