ATIVIDADE ESTRUTURADA

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Número de Reynolds
Vamos considerar novamente o movimento de um fluido através de um tubo cilíndrico num referencial fixo no tubo. Quando o fluido se desloca com velocidade de módulo relativamente pequeno, o escoamento é lamelar. Assim, o fluido se divide em camadas cilíndricas coaxiais, que se movem com velocidades de módulos diferentes. A camada mais externa, chamada de camada limite, adere à parede do tubo e tem velocidade nula no referencial considerado. A camada central tem velocidade de módulo máximo. 
Quando o módulo da velocidade do fluido excede certo valor crítico, o regime de escoamento passa de lamelar para turbulento, exceto nas proximidades imediatas da parede do tubo, onde a antiga estrutura de camadas permanece. Onde o escoamento é turbulento, o movimento do fluido é altamente irregular, caracterizado por vórtices locais e um grande aumento na resistência ao escoamento. Regime de escoamento, se lamelar ou turbulento, é determinado pela seguinte quantidade adimensional, chamada de número de Reynolds: 
NR = D(ρ/ η) Vm
Em que D é o diâmetro do tubo, ρ é a densidade, η é o coeficiente de viscosidade e Vm é o módulo da velocidade média de escoamento do fluido. A velocidade média de escoamento é definida como sendo a velocidade constante, igual para todos os elementos de volume do fluido, que produz a mesma vazão. 
É um dado experimental que o escoamento de um fluido pode ser laminar ou turbulento conforme o valor do número de Reynolds: 
E NR < 2000 Laminar; NR > 3000 Turbulento.
Se o número de Reynolds está entre 2 000 e 3 000, o escoamento é instável, podendo mudar de um regime para outro. 
Exemplo 
Vamos considerar o escoamento de água e de ar por um tubo com diâmetro interno de 1 cm. Para a água a 20 oC temos: 
η ≈ 1 ×10-2 P
ρ ≈ 1 g/cm3
De modo que o escoamento de água é laminar se o módulo da velocidade média de escoamento pelo tubo considerado tiver, no máximo, o valor: 
Vm = ηNR/ρD
Vm = 1 . 10-2 . 2000/ 1 . 1
Vm = 20 cm/s 
Um cálculo análogo mostra que o escoamento de água pelo mesmo tubo é turbulento se a velocidade média tem módulo Vm > 30 cm/s. 
Para o ar a 20 oC temos: 
η ≈ 1,8 ×10-4 P
ρ ≈ 1,3 . 10-3 g/cm3
De modo que o escoamento de ar é laminar se o módulo da velocidade média de escoamento pelo tubo considerado tiver, no máximo, o valor: 
Vm = ηNR/ρD
Vm = 1,8 ×10-4. 2000/ 1,3 . 10-3. 1
Vm = 277 cm/s 
Um cálculo análogo mostra que o escoamento de ar pelo mesmo tubo é turbulento se a velocidade média tem módulo Vm > 415 cm/s.