Aula 01 22 11

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Universidade Federal Rural da Amazônia
Campus Tomé-Açu
HIDRÁULICA
Aula # 1
Apresentação da EMENTA e Introdução à Hidráulica
Prof. Dr. Rafaelly S. S. Santos
Prof. Rafaelly Santos
Hidráulica
• A hidráulica é o ramo da engenharia que se preocupa
basicamente em captar, controlar, conduzir, elevar e
armazenar a água, exercendo assim um controle ou uma
utilização da mesma aplicando as leis da mecânica dos
fluídos.
• A mecânica dos fluídos é a ciência que trata dos
princípios e leis que regem o comportamento dos fluídos,
sejam em repouso, através das leis da hidrostática, quer
em movimento, mediante as leis da hidrodinâmica.
Prof. Rafaelly Santos
EMENTA
• Introdução: Conceitos, sistemas de unidades e propriedades
dos fluídos
• Hidrostática
• Hidrodinâmica
• Condutos Forçados
• Condutos Livres
• Hidrometria
• Perda de carga localizada.
• Instalações de recalque.
Prof. Rafaelly Santos
FORMAS AVALIATIVAS
1ª NAP
24/01 (Horário de aula – 12:30)
2ª NAP
21/03 (Horário de aula – 12:30)
PS
25/03 (Sábado – 8:00)
NAF
28/03 (Horário de aula – 12:30)
Prof. Rafaelly Santos
AVISOS E NOTIFICAÇÕES
• Não será permitida a permanência em sala de aula com
celular em modo som, bem como uso de redes sociais, entre
outros meios de comunicação que possam dispersar o aluno.
• Caso ocorra o mesmo será convidado a se retirar da sala de
aula e, em caso de avaliação em sala, ficará com nota zero.
• A quantidade de falta não é de responsabilidade do
professor, portanto cada aluno deve estar ciente que faltas
além do permitido, estará automaticamente reprovado.
Prof. Rafaelly Santos
Introdução a HIDRÁULICA
• Conceito de Hidráulica
• Subdivisões:
Teórica
Aplicada
• Sistemas de unidades
Prof. Rafaelly Santos
HIDRÁULICA – Sistemas de Unidades
• Sistema de unidades é um conjunto de unidades utilizadas para
medir todas as espécies de grandezas físicas.
Grandeza Sistema 
Internacional
Sistema Técnico 
(MKS)
CGS
Comprimento m m cm
Massa kg Utm g
Tempo s s s
Força N kgf dina
1 Utm = 9,81kgf
1 kgf = 9,81 N
1 lb = 4,48N = 453,59 gf
1 pol = 2,54cm = 0,0254m
Exercícios - transformar as unidades a seguir para o si:

h
m
a
3
72)
s
m
h
sh
m 33
02,0
3600
1
72 

h
km
b 36)
s
m
s
h
km
m
h
km
10
36001
1000
36 

2
50)
cm
kgf
c
2
24
22
000.905.4
81,9
10
1
50
m
N
kgf
N
cm
mcm
kgf

Exercícios - transformar as unidades a seguir para o si:

2
20)
Pol
l
d b
  2
24
2
2
2
19,893.138
10
451,6
6,89
54,2
48,4
20
m
N
cm
m
cm
N
cm
N




h
l
e 108)
s
m
s
h
l
m
h
l 35
3
103
3600000.1
108 

3
1)
cm
gf
f
3
36
33
810.9
81,9
1000
10
1
1
m
N
kgf
N
gf
kgf
cm
mcm
gf

1 lb = 4,48N = 453,59 gf
1 pol = 2,54cm = 0,0254m
Exercícios - transformar as unidades a seguir para o SI:
tona 15834)
kgfb 76)

2
3250)
h
km
c

h
km
d 180)
Kkgfe 200000)

h
l
f 3000)
Exercícios - transformar as unidades a seguir para o SI:
polg 4)
lbfh 5)

2
720)
m
kgf
i
PSIj 52)

3
10)
cm
g
m

2
8)
cm
kgf
l
PSI = lbf / pol²
Exercícios - transformar as unidades a seguir para o SI:
hao 15)
polp 185)

3
108)
cm
gf
r

3
883000)
cm
kgf
q
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
I) Massa Específica (ρ)(rô):
É a quantidade de matéria contida na unidade de volume 
de uma substância. Essa propriedade é normalmente utilizada
para caracterizar a massa de um sistema fluído.
V
m
volume
massa

Quantidade do fluído (massa)
Volume do fluído 3/mkgSI  3/* mUTMMKS  3.  cmgCGS
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
II) Densidade (d) ou massa específica relativa:
A densidade de um fluido é definida como a razão entre a 
massa específica do fluido e a massa específica da água numa 
certa temperatura, usualmente 4°C (nesta temperatura a 
massa especifica da água é de ~1000 kg/m3). Portanto, por 
ser assim definido a densidade é independente do sistema de 
unidades utilizado.
 
)(
4
2
ladmensionaé
Cáguadaespecíficamassa
fluídodoespecíficamassa
d
OH




Massa específica da água em função da temperatura
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
III) Peso específico (γ) (gama):
O peso específico de um fluido, designado por γ, é
definido como o peso por unidade de volume. Assim o peso 
específico está relacionado com a massa específica através da 
seguinte relação:
Volume
peso

ou
g. 
g = aceleração da gravidade local
ρ = massa específica do fluído 3/mNSI  3/* mkgfMKS  3/ cmgCGS 
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
IV) Volume específico (V):
Pela definição de peso específico, têm-se:

 PV
Volume
peso

3mSI 
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
EXERCÍCIOS:
1) Sabendo-se que 800 g de um líquido enchem um cubo de 
0,08 m de aresta, obter a massa específica desse fluído no SI.
33
5,1562
000512,0
8,0
m
kg
m
kg
Volume
massa

3000512,008,008,008,0 mmmmVolume 
Solução:
kggmMassa 8,0800 
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
2) Calcular a massa específica do metano (CH4), sabendo-se 
que sob CNTP, 1 mol desse gás ocupa 22,4 litros. Adotar o 
sistema SI.
33
714,0
0224,0
16
m
kg
m
kg
Volume
massa

kggCHdemol 016,016411121 4 
Solução:
30224,04,22 mlVolume 
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
3) Um frasco de volume desconhecido tem massa conhecida
de 12 g quando vazio e 28 g quando cheio de água. Em
seguida retira-se a água e enche-se o frasco com ácido e
obtém-se o peso de 37,6 g. Qual a densidade relativa do
ácido?
33
6,1
16
6,25
cm
g
cm
g
Volume
massa
ácido 
gggáguadeMassa 161228 
gggácidodomassa 6,25126,37 
3
3
16
/1
16
cmV
cmg
gmassa
V
Volume
massa
água
água  
6,1
/0,1
/6,1
3
3

cmg
cmg
d
água
ácido


PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
4) A densidade relativa do gelo em relação à água é 0,918. 
Calcular em porcentagem o aumento de volume da água.
gelo
água
água
gelo
água
gelo
V
V
V
m
V
m
d  918,0918,0

maiorVgelo %93,81000893,00,10893,1 
3
3
0893,1
918,0
0,1
cmV
cm
V gelogelo 
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
V) VISCOSIDADE (atrito interno):
Viscosidade é uma propriedade interna de um fluido, 
relacionada ao fato deste opor uma resistência ao movimento (fluxo). 
Esta resistência pode ser imaginada como uma força de atrito agindo 
entre as partes de um fluido que estão se movendo a velocidades 
diferentes.
F V + dv
V 
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
As placas se movem com velocidades (V+dv) e (V). 
A força tangencial por unidade de superfície, que determina o 
escorregamento das duas camadas segundo a hipótese de Newton, é 
proporcional a diferença de velocidade entre as placas (dv) e inversamente 
proporcional a distância entre as placas (dz).
dz
dV
AF
dz
dV
A
F
dz
dV
A
F
...  
Coeficiente de viscosidade dinâmica (Um)
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
Quanto mais fortes são as forças intermoleculares, maior é a
viscosidade.
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
VI) Viscosidade cinemática (Nu):
É a relação entre a viscosidade absoluta e a massa específica do 
fluído.


  stokes
cm
édeunidadeA 
2

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
VIII) Coesão:
IX) Adesão:
VIII) Coesão:
É a propriedade que tem os corpos de resistirem a pequenos 
esforços de tensão, pela atração entre suas próprias moléculas. Refere-se 
às forças de atração entre moléculas de mesma natureza, isto é, entre 
moléculas do próprio líquido.
IX) Adesão:
É a propriedade que corpos de diferentes constituição têm de se 
atraírem, isto é, é a atração entre as moléculas do líquido e do sólido a 
qual estabelece contato.
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
X) Tensão superficial:
É o trabalho por uma unidade de área necessário para trazer 
as moléculas à superfície. A tensão superficial é a energia necessária 
para aumentar a área superficial de um líquido.
A

 
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
XI) Capilaridade:
É a propriedade que alguns líquidos possuem de ascender (adesão 
> coesão) ou descender (Coesão > adesão) em tubos de pequenos 
diâmetros (< 9,6mm).
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUÍDOS
XI) Capilaridade:
- Se as forças de coesão são maiores do que as forças de adesão, o 
menisco é curvo para baixo.
- Ação capilar: Quando um tubo de vidro estreito é colocado em 
água, o menisco puxa a água para o topo do tubo.
Teste rápido
1) Uma caixa de 1,5 x 1,0 x 1,0 m armazena 1497,5 kg de água. Determine
o peso específico da água em N/m³ e Kgf/m³. Considere g = 9,81 m/s²
2) Um reservatório de glicerina tem uma massa de 1200 kg e um volume
de 0,952 m³. Determine a densidade relativa da glicerina.
3) Determine a massa e o peso específico do fluido armazenado em um
reservatório de dimensões 20 x 20 x 20 cm. Massa específica do fluido é
1,25 g/cm³.
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