Buscar

1. Introdução de MecFlu (1)

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 3, do total de 83 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 6, do total de 83 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 9, do total de 83 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Prévia do material em texto

1 
Profº Fernando Lima 
fernandolima@cct.uema.br 
Mecânica dos Fluidos 
 
Conceitos Introdutórios 
Universidade Estadual do Maranhão – UEMA 
Centro de Ciências Tecnológicas – CCT 
Departamento de Hidráulica e Saneamento 
Curso: Engenharia Civil 
Uema 2018 
Até o início do século o estudo dos fluidos foi 
efetuado essencialmente por dois grupos – 
Hidráulicos e Matemáticos; 
 
Os Hidráulicos trabalhavam de forma empírica, 
enquanto os Matemáticos se concentravam na 
forma analítica; 
 
Posteriormente tornou-se claro para pesquisadores 
eminentes que o estudo dos fluidos deve consistir em 
uma combinação da teoria e da experiência; 
 
 
Introdução Histórica 
Personagens históricas da 
Mecânica dos Fluidos 
Por que estudar 
Mecânica dos Fluidos? 
 O projeto de todos os meios de transporte requer a 
aplicação dos princípios de Mecânica dos Fluidos. 
 Exemplos: 
 as asas de aviões para vôos subsônicos e supersônicos 
máquinas de grande efeito 
 aerobarcos 
 pistas inclinadas e verticais para decolagem 
 cascos de barcos e navios 
 projetos de submarinos e automóveis 
 
Por que estudar 
Mecânica dos Fluidos? 
 O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma (1940) 
evidencia as possíveis conseqüências que ocorrem, 
quando os princípios básicos da Mecânica dos Fluidos 
são negligenciados; 
 
 A ponte suspensa apenas 4 meses depois de ter sido 
aberta ao tráfego, foi destruída durante um vendaval; 
 
 Inicialmente, sob a ação do vento, o vão central pôs-se a 
vibrar no sentido vertical, passando depois a vibrar 
torcionalmente, com as torções ocorrendo em sentido 
oposto nas duas metades do vão. Uma hora depois, o 
vão central se despedaçava. 
Por que estudar Mecânica dos Fluidos? 
 O sistema de circulação do sangue no corpo humano é 
essencialmente um sistema de transporte de fluido e como 
conseqüência o projeto de corações e pulmões artificiais 
são baseados nos princípios da Mecânica dos Fluidos; 
 
 O posicionamento da vela de um barco para obter maior 
rendimento com o vento; 
 
 A forma e superfície da bola de golfe para um melhor 
desempenho são ditados pelos mesmos princípios. 
 
 
Por que estudar Mecânica dos Fluidos? 
Conceitos e Definições Básicas 
Conceitos e Definições Básicas 
Conceitos e Definições Básicas 
Conceitos e Definições Básicas 
Conceitos e Definições Básicas 
Conceitos e Definições Básicas 
Conceitos e Definições Básicas 
15 
Conceitos e Definições Básicas 
16 
Conceitos e Definições Básicas 
17 
Conceitos e Definições Básicas 
18 
Conceitos e Definições Básicas 
Conceitos e Definições Básicas 
 Nos problemas mais importantes, tais como: 
 Produção de energia 
 Produção e conservação de alimentos 
 Obtenção de água potável 
 Poluição 
 Processamento de minérios 
 Desenvolvimento industrial 
 Aplicações da Engenharia à Medicina 
 
 Sempre aparecem cálculos de: 
 Perda de carga 
 Forças de arraste 
 Trocas de calor 
 Troca de substâncias entre fases 
 
Outras importâncias do estudo da 
Mecânica dos Fluidos 
Importância da Mecânica dos Fluidos nas 
Engenharias 
Engenharia Civil e Arquitetura 
 Constitui a base do estudo de hidráulica e 
hidrologia e tem aplicações no conforto térmico 
em edificações e em construções diversas. 
Tunéis 
https://www.youtube.com/watch?v=7NobGnlDh4k 
 
http://www.youtube.com/watch?v=9-E4JkeLGds 
 
Cidades Flutuantes: Nova Orleans 
http://www.youtube.com/watch?v=f6SnJlVLvlQ 
 
Importância da Mecânica dos Fluidos no Ramo 
da Construção Civil 
 Viaduto Millau 
http://www.youtube.com/watch?v=9YK3TjFqe8U 
 
Prédios 
Importância da Mecânica dos Fluidos no Ramo 
da Construção Civil 
Barragem de Itaipú 
http://www.youtube.com/watch?v=t868kON5lYA 
 
Aeroporto Heathrow, Londres 
http://www.youtube.com/watch?v=QQuYpwZQ8zE 
Importância da Mecânica dos Fluidos no Ramo 
da Construção Civil 
Projetos de irrigação Sistemas de distribuição e 
localização de usinas Eólicas 
Construção de Canais Projetos de córregos em estradas 
Importância da Mecânica dos Fluidos no Ramo da 
Construção Civil 
Relação da disciplina Mecânica dos Fluidos com 
disciplinas afins 
Disciplina: Hidráulica 
 Ementa: 
• Escoamento em Condutos Forçados 
• Sistema de Bombeamento 
• Escoamento em Canais (condutos livres) 
• Teoria de Energia Específica em Canais (regime fluvial e torrencial) 
• Escoamento não Uniforme em Canais (ressalto hidráulico e curva de remanso) 
Disciplina: Hidrologia 
 Ementa: 
 Introdução e Características das Bacias Hidrográficas 
 Precipitação 
 Infiltração e Escoamento Subterrâneo 
 Evaporação e Evapotranspiração 
 Escoamento Superficial 
 Previsão de Enchentes 
 Medições de Vazões 
Disciplina: Sistema de Abastecimento de Água 
 
Ementa: 
 Noções Gerais Sobre Saneamento Básico e Saúde 
 Desenvolvimento dos sistemas de Abastecimento de Água 
 Consumo de Água e Captação de Águas 
 Noções de Hidrologia 
 Captação de Água Superficiais e Subterrâneas 
 Estações Elevatórias de Água / Reservatórios de distribuição 
 Redes de Distribuição de Água 
 Operação, Manutenção e Medição dos Sistemas de Abastecimento 
Disciplina: Instalações Hidráulicas e Sanitárias 
 
 Ementa: 
 Instalações Prediais de Água Fria 
 Instalações Prediais de Esgoto Sanitário 
 Instalações Prediais de Água quente 
 Instalações Prediais de Águas Pluviais 
 Instalações Prediais de Proteção Contra Incêndio 
 Instalações Prediais de Gás Combustível 
Relação da disciplina Mecânica dos Fluidos com 
disciplinas afins 
Disciplina: Controle Ambiental 
 
 Ementa: 
 Princípios do Controle de Poluição Ambiental 
 Sistema de Tratamento de Esgotos Sanitários 
 Sistema de Tratamento de Efluentes e Resíduos Industriais 
 Gerenciamento de Resíduos Sólidos Urbanos 
 Gestão Ambiental nas Empresas 
Relação da disciplina Mecânica dos Fluidos com 
disciplinas afins 
Importância da Mecânica dos Fluidos nas Engenharias 
 Engenharias Sanitária e Ambiental 
 Estudos da difusão de poluentes no ar, na água e no 
solo, etc. 
 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. 
 Engenharia Mecânica 
 Processos de usinagem, processos de tratamento térmico, cálculo 
de máquinas hidráulicas, transferência de calor das máquinas térmicas 
e frigoríficas, etc. 
 Sistemas de Dimensões 
 São quantidades físicas mensuráveis. Elas podem ser divididas em dois grupos: 
dimensões primárias e secundárias. 
 São aquelas dimensões expressas em termos das dimensões primárias. 
 Dimensões Primárias: 
• MASSA [M]; 
• COMPRIMENTO [L]; 
• TEMPO [T]; e 
• TEMPERATURA [θ] 
 Dimensões Secundárias: 
• Velocidade [V], 
• Área [A]; 
• Massa específica [ρ]; etc. 
Conceitos e Definições Básicas 
Dimensões e Unidades 
 Dimensões Primárias: 
 Dimensões Secundárias: 
 Sistemas de Unidades 
 Quantitativamente, é o aspecto que fornece a medida numérica para as 
todas as dimensões. 
 Símbolo Unidades 
 Massa [M] [kg] 
 Comprimento [L] [m] 
 Tempo [T] [s] 
 Temperatura [θ] [K] 
• Velocidade [V], [m/s] 
• Área [A] [L²] 
• Massa específica [ρ] [m³/Kg] 
Conceitos e Definições Básicas 
 Diversos Sistemasde Unidades 
 Sistema Britânico Gravitacional 
• COMPRIMENTO : pé [ft]; 
• TEMPO: segundo [s]; 
• FORÇA: libra força [lbf] 
 Sistema Internacional (SI) 
• COMPRIMENTO : metro [m]; 
• TEMPO: segundo [s]; 
• FORÇA: Newton [N] 
 Sistema Inglês Britânico, etc. 
Conceitos e Definições Básicas 
 Sistemas Básicos de Dimensões 
 Resolução de problemas da Mecânica dos Fluidos: apenas três dimensões 
básicas 
 O comprimento [L] e o tempo [T] são dimensões primárias para todos 
os sistemas dimensionais. 
 O terceiro termo pode ser: Massa [M] ou a Força [F]. 
Dimensionais básicos que especificam de modos diferentes as dimensões 
básicas: 
a) Massa, M; comprimento, L; tempo, T; temperatura, θ; 
b) Força, F; comprimento, L; tempo, T; temperatura, θ; 
c) Força, F; massa, M; comprimento, L; tempo, T; temperatura, θ. 
Conceitos e Definições Básicas 
 Sistemas Básicos de Dimensões 
 Pela equação da 2ª Lei de Newton a força F é considerada também 
uma dimensão primária, pois estabelece que: F = ma 
 As dimensões secundárias podem ser expressas em função da 
M ou da F, ou seja, em termos de: FLT ou MLT 
Em termos qualitativo pode ser expresso por: 
F = M L T-2 ou M = F L-1 T² 
a) ACELERAÇÃO [m/s²]: (FLT = LT-2); (MLT = LT-2) 
b) TRABALHO [N.m]: (FLT = FL); (MLT = ML2T-2) 
Conceitos e Definições Básicas 
35 
Grandeza Símbolo Dimensão 
Geometria Área A L2 
Volume V L3 
Cinemática Velocidade U LT-1 
Velocidade Angular ω T-1 
Vazão Q L3T-1 
Fluxo de massa m MT-1 
Dinâmica Força F MLT-2 
Torque T ML2T-2 
Energia E ML2T-2 
Pressão p ML-1T-2 
Propriedades 
dos Fluidos 
Densidade ρ ML-3 
Viscosidade µ ML-1T-1 
Viscosidade Cinemática v L2T-1 
Tensão superficial σ MT-2 
Condutividade Térmica k MLT-3θ 
 Dimensões de Grandezas Derivadas 
Conceitos e Definições Básicas 
36 
 Propriedades dos Fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
 Massa Específica (ρ ) 
 
 É a quantidade de massa de fluido por unidade de volume. 
 Volume Específico (v) [m³/kg] 
 
 É o volume ocupado por unidade de massa. É igual ao inverso da massa 
específica e tem particular importância no estudo de escoamento de fluidos 
compressíveis. 
V
m
volume
massa

 (kg/m3) 


1

³
1000
líquidos Para
º42
r
m
kg
d
COHpadrão
padrão






 Densidade (d) ou gravidade específica 
 Propriedades dos Fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
³
9810
líquidos Para
º42
r
m
N
COHpadrão
padrão






V
P
volume
peso
 g
V
gm


 
V
P
 PESO ESPECÍFICO: força de atração gravitacional agindo sobre a matéria 
 na unidade de volume. 

 PESO ESPECÍFICO PADRÃO 
 Propriedades dos Fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
²/ 81,9 : smgonde 
39 
 Propriedades dos Fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
 Viscosidade 
 
 Absoluta ou Dinâmica (μ ) [N.s/m²] 
 
 É a medida da resistência ao escoamento do fluido, ou seja, a razão 
entre a tensão de cisalhamento (ou força de coesão entre as camadas 
adjacentes de fluidos) e a razão de mudança da velocidade perpendicular 
a direção do escoamento. 
 
 Cinemática (Ʋ) [m²/s] 
 
 É a razão da viscosidade absoluta pela massa específica do fluido. 
 
 [m²/s] 
 
 
 
Obs.: A viscosidade dos fluidos depende fortemente de temperatura. 


 
40 
 Propriedades dos Fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
 Pressão (P) [N/m2] 
 É definida como a razão entre a componente normal de uma força e a área 
sobre a qual ela atua. A pressão exercida em um elemento de área de um 
fluido é igual em todas as direções. Para que ocorra o escoamento de um 
fluido de um ponto até o outro é necessário que haja uma diferença de 
pressão. 
 
Podem ser do tipo: 
 
 Pressão Absoluta (Pabs): medida com relação a pressão zero absoluto. 
 Pressão Manométrica (Pman): medida com relação a pressão atmosférica 
local. 
 Pressão Atmosférica Padrão (Patm): é a pressão média ao nível do mar. 
 
 
Obs: Relação de Pressões: Pabs = Pman + Patm 
41 
 Propriedades dos Fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
 Lei dos Gases Perfeitos 
 Em certas condições a massa específica de um gás está 
relacionada com a pressão e temperatura através da equação abaixo 
RTp  
 Onde P é a pressão absoluta, é a massa específica, T e a temperatura (K) e R 
é a constante particular do gás. 

Pabs = Pman + Patm 
 Ou seja, geralmente, quando se trabalha com gás a pressão 
considerada será sempre a Pressão absoluta. 
Atmosfera Padrão 
Para expressar a pressão de um fluído podemos utilizar duas escalas: 
 Pressão manométrica: pressão em relação à pressão atmosférica 
 Pressão absoluta: pressão em relação ao vácuo absoluto 
Para expressar a pressão de um fluído podemos utilizar duas escalas: 
 Pressão manométrica: pressão em relação à pressão atmosférica 
 Pressão absoluta: pressão em relação ao vácuo absoluto 
Atmosfera Padrão 
Para expressar a pressão de um fluído podemos utilizar duas escalas: 
 Pressão manométrica: pressão em relação à pressão atmosférica 
 Pressão absoluta: pressão em relação ao vácuo absoluto 
Pressão Absoluta = Prelativa + Patm 
Atmosfera Padrão 
 Medida da Pressão Atmosférica 
 A medição de pressão atmosférica é feita com um Barômetro de Mercúrio. 
 Medida da Pressão Atmosférica 
 Medida da Pressão Atmosférica 
 Medida da Pressão Atmosférica 
 
 
 
 
 Temperatura (T) [ºC] 
 
 Pode ser definida, a grosso modo, como a propriedade que mede o grau de 
aquecimento ou resfriamento de um sistema. 
 
 A temperatura aponta o sentido de transferência de energia na forma de 
calor, que flui dos corpos de alta temperatura para os de baixa temperatura. 
 Propriedades dos Fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
54 
 Propriedades dos Fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
 
 
 
 
 
 
55 
 
Definição de Fluidos 
 
 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. 
Quais as diferenças fundamentais entre fluido e 
sólido? 
57 
 Definição de Fluidos 
 Fluido é uma substância que não tem forma própria, e que, se estiver 
em repouso, não resiste a tensões de cisalhamento 
 Fluidos é uma substância que se deforma continuamente sob a aplicação 
de uma tensão de cisalhamento(tangencial), não importando quão pequena 
ela possa ser. 
Conceitos e Definições Básicas 
58 
Os fluidos podem ser classificados como: 
 
 Líquidos: 
• admitem superfície livre; 
• são incompressíveis; 
• não se dilatam. 
 
 
 Gases: Pressão (p) 
• não admitem superfície livre; 
• compressíveis; 
• dilatáveis. 
 
Conceitos e Definições Básicas 
 Definição de Fluidos 
59 
 
MECÂNICA DOS 
FLUIDOS 
 
NÃO-VISCOSO 
 
VISCOSO 
 
COMPRESSÍVEL 
 
INCOMPRESSÍVEL 
 
LAMINAR 
 
TURBULENTO 
 
INCOMPRESSÍVEL 
 
COMPRESSÍVEL 
 Classificação Geral dos Tipos de Escoamento60 
 
 Forças de Superfície. São as que atuam nas fronteiras de um meio 
via contato direto 
 
• Forças de pressão (P); 
 
• Forças da tensão de cisalhamento (τ) e as tensões normais (σ) 
 
 Forças Atuantes sobre os fluidos 
 Forças de Campo. São que ocorrem sem contato físico e 
distribuídos em todo volume. 
 Ex: Força gravitacional 
 As tensões são provocadas pelo atrito entre o fluido viscoso e as fronteiras 
do meio que o cerca. 
Conceitos e Definições Básicas 
61 
Tensão normal 
Tensão cisalhante 
As tensões estão associadas ao vetor dA que passa por P, com normal exterior no sentido n. 
 
 
│dA│ 
P 
 dFn, 
dFt 
n 
dF 
t 
 As tensões descrevem o modo pela qual as forças atuantes nas fronteiras do 
meio são transmitidas através dele. 
 Forças Atuantes sobre os fluidos 
Conceitos e Definições Básicas 
62 
 Conceito de viscosidade 
 A viscosidade é uma força volumétrica de atrito interno que 
aparece no deslizamento de camadas fluindo umas sobre as outras, 
dando origem a tensões tangenciais de cisalhamento. 
 Neste caso, o atrito interno impede ou oferece uma resistência ao 
escorregamento das partículas, umas sobre as outras. 
 Se usarmos dois fluidos, água e óleo, com a mesma massa, pode-se observar: 
 a água possui maior fluidez por ser menos viscoso. Portanto, terá uma menor 
resistência à deformação 
Estudo da Viscosidade 
63 
O fluido não resiste a esforços 
tangenciais por menores que 
estes sejam, o que implica que 
se deformam continuamente. 
F 
Estudo da Viscosidade 
 Conceito de viscosidade 
64 
contatoAF 
Onde  é a tensão de cisalhamento 
v 
 v = constante 
 V = 0 
t t t 
F 
 Determinação das Forças e viscosidade 
dy
dv
 
“A tensão de cisalhamento é diretamente proporcional ao gradiente 
de velocidade.” 
y 
Estudo da Viscosidade 
 Determinação da viscosidade 
 Determinação da viscosidade 
Estudo da Viscosidade 
Fonte: www.youtube.com/watch?v=PI-Wf9UxH8A 
66 
 
 
Observações experimentais: 
A) O fluido deforma-se continuamente sob a ação de dFx = cte, com du = cte. 
B) A τyx aplicada ao fluido é: τyx = dFx/ dAy 
C) A taxa de deformação do fluido é: dα/ dt 
D) Da cinemática: dl = du dt 
E) Da geometria: du dt = dα dy 
 (Taxa de deformação ao 
cisalhamento) 
 Determinação da viscosidade 
Estudo da Viscosidade 
67 
contatoAF 
dy
dv
 ατ
“A tensão de cisalhamento é diretamente proporcional ao gradiente de velocidade.” 
A constante de proporcionalidade da lei de Newton da viscosidade é a viscosidade 
dinâmica, ou simplesmente viscosidade -  
dy
dv
 
Estudo da Viscosidade 
 Determinação da viscosidade 
68 
 Viscosidade Dinâmica e viscosidade cinemática 
 Quando a viscosidade do fluido é nula (ou desprezível): 
ou seja, µ = 0 
o fluido é chamado de fluido ideal 
Estudo da Viscosidade 
 Determinação da viscosidade 
69 
 O valor da viscosidade dinâmica varia de fluido para fluido e, para 
um fluido em particular, a viscosidade varia com a temperatura 
 Variação das Características da Viscosidade 
É importante dizer que: 
 Para os gases a viscosidade aumenta com a temperatura; 
 Para os líquidos a viscosidade diminui com a temperatura; 
 
Estudo da Viscosidade 
70 
V
is
c
o
s
id
a
d
e
 A
b
s
o
lu
ta
, 
μ
 (
N
.s
/m
2
) 
 Variação das Características da Viscosidade 
Estudo da Viscosidade 
71 
 Fluido Newtoniano e Não-Newtoniano 
Estudo da Viscosidade 
72 
 Os fluidos Newtonianos são aqueles em que a taxa de deformação 
varia linearmente com a tensão de cisalhamento ( ). 
 A maioria dos fluidos comuns, como: água, óleo, gasolina, ar...são fluidos 
newtonianos. 
cτ
)
dy
dv
(
Estudo da Viscosidade 
 Fluido Newtoniano e Não-Newtoniano 
73 
 Os fluidos que não apresentam uma relação não linear são denominados 
fluidos não-newtonianos. 
a) Plásticos de Bigham: Pastas de dentes, tintas, etc. 
 
b) Pseudo plásticos: Soluções de polímeros, suspensões coloidal, 
polpa de papel em água, etc. 
 
c) Dilatantes: Suspensões de amido e de areia. 
Estudo da Viscosidade 
 Fluido Newtoniano e Não-Newtoniano 
74 
 Os fluidos que não apresentam uma relação não linear são denominados 
fluidos não-newtonianos. 
Estudo da Viscosidade 
 Fluido Newtoniano e Não-Newtoniano 
75 
 Escoamentos Laminar 
 
 Escoamento Turbulento 
O escoamento de um fluido num conduto apresenta dois regimes: 
 A determinação destes regimes pode ser definido pelo número de 
Reynolds, ou seja: 
Re
vD


  densidade do fluido 
v  velocidade de escoamento 
D  diâmetro do tubo 
  viscosidade do fluido 
 Influência da Viscosidade no Campo de Escoamento 
Estudo da Viscosidade 
76 
 São dadas duas placas paralelas a distância de três milímetros. 
A placa superior move-se com velocidade de 4 m/s, enquanto que a inferior 
está fixa. Se o espaço entre as duas placas for preenchido com óleo 
(Ʋ = 0,155 m²/s; ρ = 90 kg/m³ ): 
a) Qual será a tensão de cisalhamento no óleo? 
b) Qual a força necessária para rebocar a placa superior de área A = 0,5 m² ? 
dy
dv
 
V = 4m/s 
y = 3mm 
 y 
V (y) 
contatoAF 
Solução: 
Onde: ρυμ X = e 
Estudo da Viscosidade 
1. Exercício de Fixação 
77 
V = 4m/s 
y = 3mm 
 y 
V 
(y) 
Viscosidade 
Solução: 
a) Primeiramente determina-se o valor de mi. 
90155.0= Xμ
95,13=μ
 
0,003
4
95,13 
²/18600 mN
contatoAF 
b) A força F para uma área de 0,5m² 
0,518600F X N9300F 
78 
 Um determinado tanque contém Ar com Vol = 0,0380 m³. Determine a massa 
específica e o peso do ar contido no tanque. Considere P = 250 kPa e T = 30º 
C. Considere o Rar = 286,9 J/kg.K 
Estudo da Viscosidade 
2. Exercício 
 Um avião voa com velocidade de 900 km/h numa altitude de 11 km (T = - 53 º C e Rar = 
296,8 J/kg.K). Informe: a) se o avião é ou não supersônico; b) Nestas condições o ar 
pode ser considerado como fluido incompressível. Justifique sua resposta. 
3. Exercício 
79 
 Uma placa móvel e com V= 12 m/s está entre duas placas grandes e fixas. 
Entre as placas está contido fluido de diferentes características, conforme mostra a 
figura. No primeiro o fluido tem viscosidade cinemática igual a 405.10-6 m²/s e 
densidade relativa de 82.10-2. No segundo o fluido tem viscosidade dinâmica igual 
a 0,365 N.s/m². A área da placa é de 0,244 m². Determine: As tensões entre as 
placas e o valor da força para necessária para puxar a placa. 
 
4. Exercício 
80 
 Converta as unidades de pressão para o sistema indicado. 
 
 a) converter 20 psi em Pa. 
 b) converter 3000 mmHg em Pa. 
 c) converter 200 kPa em kgf/cm². 
 d) converter 30 kgf/cm² em psi. 
 e) converter 5 bar em Pa. 
 f) converter 25 mca em kgf/cm². 
 g) converter 500 mmHg em bar. 
 h) converter 10 psi em mmHg. 
 i) converter 80000 Pa em mca. 
 j) converter 18 mca em mmHg. 
5. Exercício 
81 
Um eixo com 25 mm de diâmetro é puxado num mancal cilíndricode 0,5m de 
largura. O espaço entre o eixo e o mancal, com folga igual a 0,3 mm, está 
preenchido com um óleo que apresenta viscosidade cinemática igual a 8.10-4 
m²/s e densidade de 0,91. Determine a força F necessária para imprimir ao 
eixo uma velocidade de 3 m/s. Admita que a distribuição de velocidade no 
escoamento seja linear. R ~ 286N 
6) 
7) 
83 
Conclusão 
 O estudo da viscosidade é de suma importância na mecânica 
dos fluidos, visto que todos os fluidos são viscosos; 
 
 Há muitos casos em que a hipótese de inexistência das forças 
viscosas simplifica a análise e, ao mesmo tempo leva a 
resultados significativos; 
 
 A viscosidade tem grande influencia com a temperatura e 
considerada invariável com a pressão; 
 
84 
Referências 
1. Munson, B., Young, D. & OKIISHI, T., Fundamentos da Mecânica dos Fluidos, 
Wiley. 
 
2. FOX; McDonalt, A.T., Introdução à Mecânica dos Fluidos. LTC Editora, 8ª Edição, 
2011. 
 
3. Franco BRUNETTI. Mecânica dos Fluidos. Editora: Pearson, 2ª edição, 2010. 
 
4. White, F. M., Mecânica dos Fluidos, 6ª edição, McGraw-Hill 2011; 
 
5. Cengel, Y.A., & Cimbala, J.M., Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e Aplicações, 
McGraw-Hill; 
 
5. SONTAG, R; VAN WYLEN. Fundamentos da Termodinâmica, Edgard Bluxher, 2009; 
 
6. STREETER, Vitor L. , Wylie, E. Benjamin – Mecânica dos Fluidos. São Paulo. 
McGraw-Hill do Brasil, Ltda. 1982. 7 edição. 
 
7. Apostilas e arquivos bibliográficos eletrônicos

Continue navegando