Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
PROF. Ms. VALDEMIR ANTUNES MECÂNICA DOS FLUIDOS Mecânica dos fluidos é a ciência que tem por objetivo o estudo do comportamento físico dos fluidos e das leis que regem este comportamento. O fluido não resiste a esforços tangenciais por menores que estes sejam, o que implica que se deformam continuamente. F Têm em comum, graças a facilidade de deformação, a propriedade de poderem se escoar, ou fluir, facilmente, daí o nome de fluidos. Ar Atmosférico Água ◦Lagos, rios, oceanos Gases em combustão Sangue Hidráulico → líquido (em geral: óleo) Pneumático → ar Física propriedade de um corpo que determina sua inércia Sistema SI............................Kg VOLUME(V) Espaço ocupado pela matéria ◦ [V] = m3 ◦ Também utiliza-se 1 litro = 1dm3= 10-3 m3 1000 litro = 1 m3 1 galão = 3,785 litros -É a razão entre a massa do fluido e o volume que contém essa massa. Sistema SI............................Kg/m3 V m volume massa É definido como o volume ocupado pela unidade de massa de uma substância, ou seja, é o inverso da massa específica Sistema SI............................m3/Kg Vs= 1/ =V/m -É a razão entre o peso de um dado fluido e o volume que o contém; -O peso específico de uma substância é o seu peso por unidade de volume; Sistema SI............................N/m3 V W volume peso -É o produto da massa específica do fluido e a gravidade local. g Para os líquidos a referência adotada é a água a 4oC água = 10 3 kg/m3 Ou água = 1g/cm 3 0 substd É a relação entre a massa específica de uma substância e a de outra tomada como referência Para os gases a referência é o ar atmosférico a 0oC ar= ρ0 = 1,29 kg/m 3 0 substd É a relação entre a massa específica de uma substância e a de outra tomada como referência dsubst < dágua substância flutua na água Substância d Mercúrio 13,6 Gelo 0,92 Gasolina 0,7 ouro 19,2 Aço 8 CIÊNCIA MÉDICA. TESTE EM SANGUE- ( ρ sangue normal:1,04 -1,06 g/cm 3 ) Densidade cresce com o aumento de células vermelhas. Concentração anormalmente baixa – (Anemia) CIÊNCIA MÉDICA. TESTE EM URINA - (ρ urina normal:1,02 g/cm 3 ) Aumento da densidade – algumas doenças indicam aumento na secreção de sais BATERIA DO AUTOMÓVEL TESTADO PELA DENSIDADE DO ELETRÓLITO( H2SO4) Bateria descarrega – o H2SO4 combina com placas(Pb) Formando sulfato de chumbo (insolúvel) diminuindo a concentração. Bateria carregada (ρ solução:1,30g/cm 3 ) Bateria descarregada (ρ solução:1,15g/cm 3 ) e 180 4 1000 2 2 T OH 18 4 9800 2 2 T OH Massa Específica 992.0 993.0 994.0 995.0 996.0 997.0 998.0 999.0 1000.0 1001.0 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Temperatura ( 0 C) M as sa e sp ec ifi ca (k g/ m 3 ) Massa Especifica (H2O) 180 4 1000 2 2 T OH )4( )0( 02 0 2 COHCOH 9720.0 9730.0 9740.0 9750.0 9760.0 9770.0 9780.0 9790.0 9800.0 9810.0 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Temperatura ( 0 C) M as sa e sp ec ifi ca (k g/ m 3 ) Peso Especifico (H2O) Peso Específico 18 4 9800 2 2 T OH Viscosidade: É a resistência que um fluido oferece ao escoamento e que se deve ao movimento relativo entre suas partes, isto é, um atrito interno de um fluido. A viscosidade de um fluido é basicamente uma medida de quanto ela gruda. A água é um fluido com pequena viscosidade. Coisas como shampoo ou xaropes possuem viscosidades maiores. Podemos inferir que quanto maior a viscosidade, menor a velocidade em que o fluido se movimenta. 1.3 – FLUIDOS Viscosidade: A viscosidade também depende da temperatura. O óleo de um motor, por exemplo, é muito menos viscoso a temperaturas mais altas do que quando o motor está frio. O fluido muito perto das paredes do tubo, por exemplo, se move muito mais lentamente do que o fluido no centro do mesmo. 1.3 – FLUIDOS 1.3 – FLUIDOS Pressão média (P) e Tensão de cisalhamento média (τ): A pressão pode ser definida pelo quociente de uma força de módulo constante, perpendicular a uma superfície sujeita à sua ação, dividida pela área dessa superfície. A tensão de cisalhamento é a força aplicada sobre um corpo sólido, por unidade de área, e que provoca o deslocamento lateral, paralelamente a si mesmo, de um plano do corpo. e N F F P A A 1.3 – FLUIDOS Princípio da aderência: partículas de fluido que estão juntas a um contorno sólido (camada limite) apresentam a mesma velocidade do contorno (corpo) sólido. Experiência das duas placas: Um problema clássico é o escoamento induzido entre duas placas, uma inferior fixa e uma superior movendo-se uniformemente a velocidade V. Aplicando-se o princípio da aderência à experiência das duas placas, chegamos a um perfil onde vemos que a velocidade do fluido junto à placa fixa é nula, e a velocidade junto à placa móvel é máxima. 1.3 – FLUIDOS Lei de Newton da viscosidade: Newton realizou o experimento das duas placas planas e verificou que ao aplicar a força F na placa superior (móvel), esta era inicialmente acelerada até adquirir uma velocidade constante, o que permitiu concluir que o fluido aplicava a placa uma força contrária ao movimento e de mesma intensidade. Após a realização de vários experimentos, chegou a seguinte equação: dV dy Onde: = Tensão de cisalhamento; = Viscosidade absoluta ou dinâmica; = Gradiente de velocidade.dV dy Isaac Newton Simplificação prática da Lei de Newton da Viscosidade: Em casos reais, como em mancais de máquinas, motores, a distância entre as placas é bem pequena, da ordem de décimos de milímetros ou até menos. Neste caso, admite-se um perfil linear de velocidades, tornando mais fácil sua análise. Sendo assim o gradiente de velocidades passa a ser constante. contante, assim, dV V dy y dV dy Fluidos Viscosidade cinemática: Por simplicidade matemática define-se a viscosidade cinemática como a relação entre a viscosidade absoluta do fluido e a sua massa específica. Nos líquidos, a variação da viscosidade cinemática com a temperatura é menor que a variação da viscosidade cinemática nos gases. Isto ocorre, pois a massa específica dos líquidos pouco varia com a temperatura, o que não ocorre com a massa específica dos gases. Fluidos s m mkgm ssmkg mkgm sN 2 32 2 32 /. /.. /. . cinematica eviscosidad Fluidos newtonianos – são aqueles que obedecem a lei de Newton da viscosidade; Observação: só estudaremos os fluidos newtonianos 1) A massa específica de um determinado óleo é de 830 kg/m3. Determine a massa e o peso de óleo contido em um barril de 200 litros. R = m= 166kg; P= 1626,8N 2) Se a massa de um barril cheio de óleo é 712Kg. Calcule o peso específico, massa específica, volume específico e densidade do óleo. Dados: mbarril = 11,34Kg; Vbarril =0,159m 3 RESP (γ =43,22 103 N/m3 ;ρ = 4,41x103 Kg/m3 ; Vs = 2,27x10-4 m3/Kg; d= 4,41) 3-A densidade de um liquido é 3, calcule o volume específico, massa específica e peso específico desse liquido. RESP (ρ = 3x103 Kg/m3; Vs = 0,333 x 10-3 m3/Kg ; γ = 2,94x104N/m3) Um bloco quadrado de peso 1,10kN com 250mm de lado, desliza num plano inclinado sobre um filme de óleo de 6,0µm.Sabendo-se que o coeficiente de viscosidade dinâmico do óleo é 7mPa.s, qual a velocidade do bloco? R=v= 5,16 m/s R: 0,122 Pa.s rfrA yT ..2.. 60..
Compartilhar