FTH-Aula05 - Fenômeno dos Transporte e Hidráulica

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Fenômeno de Transporte
e Hidráulica
Engenharia Civil
Aula 05
Estática dos Fluidos:
Empuxo
Prof. Edson O. Machado
2014
Fen. Transp. + Hidra. – Aula 05
Prof. Edson Machado - 02/06
Definição de Empuxo
	O empuxo se deve à diferença das pressões exercidas pelo fluido nas superfícies inferior e superior do corpo. Sendo as forças aplicadas pelo fluido na parte inferior maiores que as exercidas na parte superior, a resultante dessas forças fornece uma força vertical de baixo para cima, que é o empuxo.
	Quando se mergulha um corpo em um líquido, seu peso aparente diminui, chegando às vezes a parecer totalmente anulado (quando o corpo flutua). Esse fato se deve à existência de uma força vertical de baixo para cima, exercida no corpo pelo líquido, a qual recebe o nome de empuxo.
Fen. Transp. + Hidra. – Aula 05
Prof. Edson Machado - 03/06
Princípio de Arquimedes
	A teoria para obtenção da força de empuxo está diretamente relacionada ao Princípio de Arquimedes que diz:
	“Todo corpo imerso, total ou parcialmente, num fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido ascendente, aplicada pelo fluido. Esta força é denominada empuxo (E), cuja intensidade é igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo.”.
E = mL . g [N]
Sendo: 
mL – massa do líquido(kg); g – acel. Da gravidade (m/s²)
	Desenvolvendo esta equação podemos gerar a seguinte, que representa a força do Empuxo em função do volume de líquido deslocado e sua massa específica:
E = ρL . VL . g [N]
Sendo: 
ρL – massa esp.do líquido (kg/m³);
V L – Volume do liquido deslocado (m³);
 g – acel. Da gravidade (m/s²)
Fen. Transp. + Hidra. – Aula 05
Prof. Edson Machado - 04/06
Considerações sobre Empuxo
	Considerando a relação entre a força de Empuxo (E) e o Peso do corpo no líquido (P), descritos conforme as equações abaixo:
E = ρL . VL . g [N]
P = ρc . Vc . g [N]
	Podemos fazer as seguintes considerações:
	a) Se ρL < ρc , tem-se E < P , nesta caso o corpo afundará no líquido.
	b) Se ρL > ρc , tem-se E > P , nesta caso o corpo boiará na superfície do líquido.
	c) Se ρL = ρc , tem-se E = P , nesta caso o corpo permanecerá em equilíbrio (flutuação) quando estiver totalmente mergulhado no líquido.
	Dessa forma, é possível se determinar quando um sólido flutuará ou afundará em um líquido, simplesmente conhecendo o valor de sua massa específica.
Fen. Transp. + Hidra. – Aula 05
Prof. Edson Machado - 05/06
Exercício
1 - Um objeto com massa de 10kg e volume de 0,002m³ está totalmente imerso dentro de um reservatório de água (ρH2O = 1000kg/m³), determine:
 a) Qual é o valor do peso do objeto? (utilize g = 10m/s²)
 b) Qual é a intensidade da força de empuxo que a água exerce sobre o objeto? 
c) Qual o valor do peso aparente do objeto quando imerso na água?
2 - Um bloco cúbico de madeira com peso específico γ = 6500N/m³, com 
20 cm de aresta, flutua na água (ρH2O = 1000kg/m³). Determine a altura do cubo que permanece dentro da água. (g = 10m/s²)
Respostas: a) Pc = 100N; b) E = 20N; c) PA = 80N 
Resposta: hmolhada = 13cm
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Prof. Edson Machado – 06/06
Exercício
3 – O Cubo “C”, de 12 cm de aresta, encontra-se mergulhado em água e é equilibrado pela massa de 2,0 kg. Determinar seu peso específico.
Dados: δágua = 1,0; g = 9,81 m/s²
Resposta: 
γC = 21164,17N/m³