webconferencia 1 mecânica dos fluidos(1)

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MECÂNICA DOS FLUIDOS
WEBCONFERÊNCIA Nº 1
UNIDADE I
PROFESSOR: IURY SOUSA E SILVA
PROFESSOR(A): NOME DO PROFESSOR
MOTIVAÇÃO PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS FLUIDOS
Algumas aplicações típicas da Mecânica dos Fluidos na Engenharia:
• Redes de distribuição de fluidos - água, combustíveis (gás natural, gases de petróleo liquefeito, petróleo), de vapor de água (em fábricas);
• Ventilação em edifícios urbanos e industriais, túneis e outras infra-estruturas;
• Máquinas de conversão de energia (turbinas hidráulicas, turbinas eólicas, turbinas a vapor e gás, compressores, ventiladores e bombas hidráulicas);
MOTIVAÇÃO PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS FLUIDOS
• Transferência de calor e massa em equipamentos térmicos (caldeiras, trocadores de calor, fornalhas, queimadores, motores de combustão interna);
• Transporte de veículos (resistência ao avanço, sustentação de aeronaves, propulsão de aeronaves e de navios, segurança aerodinâmica e conforto - controle de ruído e circulação de ar no interior de veículos);
• Vibrações e esforços de origem aerodinâmica em estruturas; (edifícios, chaminés, estádios, aeroportos);
• Estudos de qualidade de água e de qualidade de ar (poluição atmosférica).
MOTIVAÇÃO PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS FLUIDOS
As leis básicas que governam os problemas de Mecânica dos Fluidos são:
• A conservação da massa
• A segunda lei do movimento de Newton
• O princípio do momento da quantidade de movimento
• A primeira lei da termodinâmica
• A segunda lei da termodinâmica
Conceitos fundamentais e definições
“FLUIDO NÃO TEM UMA FORMA PRÓPRIA, ASSUME O FORMATO DO RECIPIENTE”
GASES – OCUPAM TODO RECIÍPIENTE
LÍQUIDO – APRESENTAM SUPERFÍCIE LIVRE
Fluido é uma substância que se deforma continuamente, quando submetida a uma força tangencial constante qualquer ou, em outras palavras, fluido é uma substância que, submetida a uma força tangencial constante, não atinge uma nova configuração de equilíbrio estático.
Tensão de cisalhamento – Lei de Newton da Viscosidade
 kgf/m2- MKS (técnico)
 dina/cm2 – (CGS)
 N/m2 – (SI)
Viscosidade absoluta ou dinâmica
	A lei de Newton da viscosidade impõe uma proporcionalidade entre a tensão de cisalhamento e o gradiente de velocidade. 
Viscosidade é a propriedade que indica a maior ou a menor dificuldade de o fluido escoar (escorrer)
1 Poise = 1 dina .s /cm²
1 dina = 1. 10-5 N
1 cP = 10-2 P
Sistema (MKS)
Kgf.s/m2
Sistema (SI)
N.s/m²
Sistema (CGS)
Dina.s/cm²
DESAFIO 1: TRANSFORME 1 P em N.s/m²
Viscosidade absoluta – simplificação prática
Hipótese do contínuo
	O comportamento dos fluidos é explicado por sua estrutura molecular, a qual se mantém coesa pela atração entre as partículas que a compõem, e que dão a sua mobilidade. Se ampliarmos sua estrutura molecular nós veremos imensos vazios entre as moléculas. 
	Isto traz uma dificuldade matemática principalmente para o cálculo diferencial. Isto é, a derivada de uma função só pode ser calculada em um ponto se a função é contínua naquele ponto. Para contornar esta situação, foi formulada a HIPÓTESE DO CONTÍNUO, que admite a matéria contínua nas condições normais da engenharia, permitindo a aplicação das ferramentas utilizadas em cálculo diferencial e integral. Mesmo assim não deve ser aplicadas para gases rarefeitos como nos estudos com plasma ou em vôos no limite da atmosfera.
Massa específica (ρ)
	No estudo realizado será considerado, que os fluidos são um meio contínuo e homogênea, de forma que as propriedades médias definidas coincidam com as propriedades nos pontos.
 onde: m = massa
 V = volume
Sistema (MKS)
utm/m3
Sistema (SI)
kg/m3
Sistema (CGS)
g/cm3
Peso específico é o peso por unidade de volume.
 onde: G = Peso
 V = volume
Sistema (MKS)
kgf/m3
Sistema (SI)
N/m3
Sistema (CGS)
dina/cm3
Peso específico (γ)
Peso específico relativo para líquidos (γr)
	É a relação entre o peso específico do líquido e o peso específico da água em condições padrão. Será adotado que:
	 γH2O = 1000 kgf/m3 ≅ 10.000 N/m3
Viscosidade cinemática (ν)
	A viscosidade cinemática é o quociente entre a viscosidade dinâmica e a massa específica.
Sistema (MKS)
m2/s
Sistema (SI)
m2/s
Sistema (CGS)
cm2/s
Das unidades, verifica-se que o nome – viscosidade cinemática – deve-se ao fato de essa grandeza não envolver força, mas somente comprimento e tempo, que são grandezas fundamentais da cinemática.
1 Stoke = 1 cm²/s
1 cSt = 10-2 St
Fluido ideal
	É o fluido cujo viscosidade é nula (inviscito). Por essa definição conclui-se que é um fluido que escoa sem perdas de energia por atrito.
Fluido incompressível
	Diz-se que um fluido é incompressível se o seu volume não varia ao modificar a pressão. Isso implica o fato de que, se o fluido for incompressível, a sua massa específica não varia com pressão.
Equação de estado dos gases
	Quando o fluido não puder ser considerado incompressível e, ao mesmo tempo, houver efeitos térmicos, haverá a necessidade de determinar as variações da massa específica ρ em função da pressão e da temperatura.
Onde:
p = pressão absoluta
R = constante cujo valor dependo do gás
T = temperatura absoluta
EXERCÍCIOS
DESAFIO 2
 QUAL O VALOR DA RELAÇÃO N.s/m² e kg/s.m?
FIM