Conceitos Básicos de Mecânica dos Fluidos

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Curso de Engenharias
Fenômenos de Transportes
CONCEITOS BÁSICOS DE MECÂNICA DOS FLUÍDOS 
Profª. Ma. Bruna Tarciana Cavalcante Bezerra
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
O que é um fluído?
FLUIDO
 Substância que se deforma continuamente sob ação de uma força tangencial, não
importando quão pequena ela possa ser.
 Os fluidos compreendem as fases líquida e gasosa das formas físicas da matéria.
Observação: A diferença entre um fluido e um sólido é que apesar de o corpo sólido deforma-
se quando uma tensão de cisalhamento lhe é aplicada, essa deformação pode não ser contínua.
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Propriedades dos Fluidos 
PROPRIEDADES DOS FLUIDOS
Massa Específica
A massa específica é obtida a partir da divisão da massa da substância pelo seu volume, ou
seja, é a massa de substância contida numa unidade de volume.
Unidades: Sistema Internacional (SI): kg/m³
Sistema Inglês (SIg): lb/ft³
Outras unidades usuais: g/cm3; kg/L.
Observação: As unidades do sistema internacional (SI) são utilizadas em todo o mundo como
medidas de padronização. O sistema inglês (SIg) ainda é utilizado na engenharia devido à
necessidade de converter unidades da literatura técnica (e equipamentos) norte-americanos e
ingleses, principalmente.
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Propriedades dos Fluidos 
PROPRIEDADES DOS FLUIDOS
Volume Específico
O volume específico é o volume de uma massa unitária, ou seja, é o inverso da massa
específica.
Unidades: Sistema Internacional (SI): m³/kg
Sistema Inglês (SIg): ft³/lb
Peso Específico
O peso específico de qualquer substância é a força da gravidade exercida sob sua massa
(peso) sobre uma unidade de volume, ou seja, é o peso da massa de substância contida numa
unidade de volume. Considere a aceleração da gravidade padrão (g = 9,807 m/s2).
Unidades: Sistema Internacional (SI): N/m³
Sistema Inglês (SIg): lbf/ft³
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Leis Básicas que Governam o Escoamento de um Fluido
LEIS BÁSICAS QUE REGEM O ESCOAMENTO DE UM FLUIDO
 Conservação da massa;
 Segunda lei de Newton;
 Conservação da quantidade de movimento;
 Primeira lei da termodinâmica;
 Segunda lei da termodinâmica.
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Volume de Controle
VOLUME DE CONTROLE
 O volume de controle é um volume arbitrário através do qual o fluido escoa;
 A fronteira geométrica do volume de controle é denominada de superfície de controle.
Qual a importância de se definir o volume de controle?
Determinar os limites externos do fluido que serão empregados para a aplicação da equações
integrais ou diferenciais do problema.
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Equações Dimensionalmente Consistentes 
EQUAÇÃO DIMENSIONAMENTE CONSISTENTE
Qualquer equação válida que relacione quantidades físicas deve ser dimensionalmente
homogênea e para isso todos os seus termos devem possuir a mesma unidade.
Exemplo: Uma equação importante na teoria de vibrações é:
𝑚
𝑑2𝑥
𝑑𝑡2
+ 𝑐
𝑑𝑥
𝑑𝑡
+ 𝑘𝑥 = 𝑓(𝑡)
Em que m (kg) é a massa e x (m) é a posição no instante de tempo t (s). Para uma equação
dimensionalmente consistente, quais são as dimensões de c, k e f?
𝒌𝒈.𝒎
𝒔²
+
𝒎
𝒔
+ 𝒎 = 𝒄:
𝒌𝒈
𝒔
𝒌:
𝒌𝒈
𝒔²
𝒇:
𝒌𝒈.𝒎
𝒔²
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Dimensões e Sistemas de Unidades 
O comprimento e o tempo são dimensões primárias em todos os sistemas dimensionais de
uso corrente. Vale ressaltar que a massa é tomada também como dimensão primária em
alguns desses. Em outros, a força é selecionada como tal. Um terceiro, seleciona tanto a
força quanto a massa. Assim, temos os três sistemas básicos de dimensões:
 MLtT – Massa [M], comprimento [L], tempo [t], temperatura [T]
 FLtT – Força [F], comprimento [L], tempo [t], temperatura [T]
 FMLtT – Força [F], massa [M], comprimento [L], tempo [t], temperatura [T]
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Dimensões e Sistemas de Unidades
 MLtT – Massa [M], comprimento [L], tempo [t], temperatura [T]
Sistema Internacional de Unidades
Nesse sistema, a unidade da massa é o quilograma (kg), a unidade de comprimento é o metro
(m), a unidade de tempo é o segundo (s) e a unidade de temperatura é o Kelvin (K). A força é
uma dimensão secundária, e sua unidade, o Newton (N), é definida a partir da segunda lei de
Newton como: 1 N = 1 kg.m/s².
 FLtT – Força [F], comprimento [L], tempo [t], temperatura [T]
Sistema Internacional Britânico de Unidades
A unidade de força é a libra (lbf), a unidade de comprimento é o pé (ft), a unidade de tempo é
o segundo (s) e a unidade de temperatura é Rankine (R). Sendo a massa uma unidade
secundária, a sua unidade, em slug, é definida em termos da segunda lei de Newton como: 1
slug = 1 lbf.s²/ft
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Dimensões e Sistemas de Unidades
 FMLtT – Força [F], Massa [M], comprimento [L], tempo [t], temperatura [T]
Sistema Inglês de Unidades
No sistema inglês utilizado em engenharia, a unidade da força é a libra força (lbf), a unidade
de massa é a libra massa (lbm), a unidade de comprimento é o pé (ft), a unidade de tempo é o
segundo (s) e a unidade de temperatura é Rankine (R).
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Conversões de Unidades Importantes
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Prefixos do Sistema Internacional de Unidades