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Prof. Ana Paula Mendonça E-mail: apam25@gmail.com Mecânica dos Fluidos Apresentação da disciplina; Plano de ensino (Ementa); Bibliografias; Orientações de estudos; Contrato didático ORGANIZAÇÃO DESTA AULA FLUIDOS: Meteorologia Aerodinâmica Efeito Magnus Barragens Tensão Superficial Hidrostática Hidrodinâmica Equação da Continuidade (Conservação da massa) Equação de Bernoulli (Conservação da energia) Equação de Stevin; Princípio de Pascal; Princípio de Arquimedes. “Denomina-se fluido qualquer substância que pode fluir.” FLUIDOS Ref.: Adaptado de: Revista de Extensão, Santa Maria v.3 - n.1, 2016, p. 28 – 37 ; Revista do Centro de Ciências Naturais e Exatas - UFSM IISSN on-line: 2179-4588 ESTRUTURA DA DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS FLUIDOS: • Quatro unidades; • Cada unidade subdividida em 3 seções com os conteúdos programáticos de acordo com a ementa da disciplina. MECÂNICA DOS FLUIDOS Unidade 1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM MECÂNICA DOS FLUIDOS Unidade 2 EQUAÇÕES BÁSICAS NA FORMA INTEGRAL PARA UM VOLUME DE CONTROLE Unidade 3 ANÁLISE DIFERENCIAL DOS MOVIMENTOS DOS FLUIDOS E O ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL DE FLUIDOS NÃO-VISCOSOS. Unidade 4 ESCOAMENTO INTERNO E EXTERNO VISCOSO E INCOMPRESSÍVEL CARGA HORÁRIA: Total: 80 horas; 19 semana de aula: 3 horas/dia; 4 aulas práticas; METODOLOGIA: Pré-aula, aula e pós-aula; Aulas com recursos multimídia. Aulas práticas de laboratório. Aula de exercícios desenvolvimento de situações problemas. LISTAS E ROTEIROS: As listas de exercícios serão disponibilizadas pela professora em sala ou meio eletrônico. Os roteiros das aulas práticas serão disponibilizados no ambiente virtual. AULAS PRÁTICAS: Bloco C: Prazo de entrega dos relatórios da aula prática é de uma semana (Modelo será disponibilizado pela professora). ATENÇÃO: Não há reposição da aula prática de laboratório. CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO: Avaliação oficial do 1º e 2º bimestre: 1.000 pontos e 4.000 pontos. Outras avaliações: 1.000 pontos e 1500 pontos. Aprovação: 6.000 pontos e frequência. Avaliação oficial: Prova sem consulta. Questões com múltipla escolha e com perguntas para desenvolver cálculos. Questões extras. CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO: Outras avaliações: Exercícios realizados em sala de aula. Listas de exercícios para entregar no dia da prova. Relatório da aula prática CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO: Prova do 1º bimestre: 15 de Abril. Prova do 2º bimestre: 17 de Junho. Segunda chamada: 25 de Junho (conteúdo de todo o semestre). Exame final: 29 e 30 de Junho. AVALIAÇÕES: O aluno que se ausentar na avaliação oficial, terá o direito de realizar a Segunda Chamada a ser gerada e cobrada automaticamente pelo sistema. Caso não ocorra a aprovação, os alunos devem submeter-se ao exame final. AVALIAÇÃO CONTINUADA: BIBLIOGRAFIA: • Robert W. Fox; Alan T. McDonal;Philip J. Pritchard, Introdução à MecÂnica dos Fluidos; 7ª Ed., Rio de Janeiro, LTC, 2014. • Bruce R. Munson; Donald F. Young; Theodore H. Okiishi, Fundamentos da Mecânica dos Fluidos, 4ª Ed., Editora Edgard Blücher Ltda, São Paulo, 2004. • Sylvio R. Bistafa, Mecânica dos Fluidos: Noções e Aplicações, 2ª Ed., Editora Edgard Blücher Ltda, São Paulo, 2018. ORIENTAÇÕES DE ESTUDO: Resolver exercícios (fora e dentro da sala de aula); Dedicação e treino; Trazer as dúvidas; Planejamento de estudos em casa. Realizar a pré-aula, aula e pós-aula. Contrato didático Horário das aulas: Quartas-feiras 19h10min às 22h00min. A chamada será realizada no início da aula e na última aula da noite. Providencie com antecedência os materiais para as aulas, tais como livros, apostilas, cópias, etc. Contrato didático Entregar relatórios e trabalhos na data fixada. Nas avaliações o processo de resolução também será analisado, portanto apresente todos os cálculos, de forma clara e organizada. As pontuações de cada item sempre serão informadas, tanto em provas, roteiros de aulas práticas, exercícios quanto em trabalhos. Contrato didático Se a avaliação for retirada por motivo de “cola”, será atribuída a nota “zero” para o aluno. Segunda chamada para o aluno que tiver que se ausentar (motivo: saúde, trabalho): poderá requerer a segunda chamada todo aluno que não realizar uma das avaliações oficiais. Contrato didático Durante as avaliações, a manipulação de equipamentos eletrônicos será considerada “cola” e a avaliação será retirada do aluno, não podendo este lhe dar continuidade. Nas avaliações será permitido o uso de calculadora científica. Contrato didático Atividade desenvolvida em sala (sem data fixada), poderá ser entregue posteriormente pelo aluno faltoso mediante justificativa (procurar a professora no prazo máximo de cinco dias úteis – após este período o aluno ficará com nota zero). Deixe o celular no silencioso e retire-se da sala para atender alguma ligação. UNIDADE I : MÉTODOS DE ANÁLISE E CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS DOS FLUIDOS Conservação da massa; Princípio da quantidade de movimento linear; Princípio da quantidade de movimento angular; Primeira lei da termodinâmica; Segunda lei da termodinâmica. LEIS BÁSICAS QUE GOVERNAM O MOVIMENTO DOS FLUIDOS: Conservação da massa: 0 sistema dm dt ( ) ( ) sistema massa sistema V sistema m dm dV “A massa de um sistema é constante” Princípio da quantidade de movimento linear: 2ª Lei de Newton “A taxa de variação temporal da quantidade de movimento linear de um sistema é igual à força resultante atuando sobre o sistema”. m ( ) IR d p d mv F v dt dt Princípio da quantidade de movimento angular: “A taxa de variação da quantidade de movimento angular é igual à soma de todos os torques agindo no sistema” sistema d L T dt ( ) ( ) sistema massa sistema V sistema L rvdm rv dV Primeira Lei da Termodinâmica: dU Q W “Conservação de energia de um Sistema” sistema dU Q W dt Conservação da massa aplicada a volume de controle: Um trecho de redução em um tubo de água tem um diâmetro de entrada de 50 mm e diâmetro de saída de 30 mm. Se a velocidade de entrada (média através da área de entrada) é 2,5 m/s, encontre a velocidade de saída. Exemplo de conservação de massa: Equação da Continuidade m Av t 1 1 1 1 2 2 2 2m Av t m A v t 1 1 2 2Av A v Aplicação da primeira lei da Termodinâmica ao sistema fechado: Um dispositivo cilindro-pistão contém 0,95 kg de oxigênio inicialmente a uma temperatura de 27º C e uma pressão de 150 kPa (absoluta). Calor é adicionado ao gás até ele atingir uma temperatura de 627º C. Determine a quantidade de calor adicionado durante o processo. Na mecânica dos fluidos, não estamos interessados no comportamento de um corpo rígido, mas, sim, no escoamento do fluido através de tubulações, bombas e turbinas, asas de avião etc. É importante, então, delimitar uma região no espaço para o estudo. Isso pode ser feito por meio da definição de um sistema ou um volume de controle. Métodos de análise de movimentos de fluido: Formulação diferencial: utilizada para analisar o comportamento detalhado do escoamento, ou seja, quando desejamos conhecer ponto a ponto de determinado escoamento. Formulação integral: empregada quando deseja-se obter o comportamento global do escoamento. Métodos de análise de movimentos de fluido: Como podemos descrever o movimento dos fluidos? Método de Lagrange (1736 - 1813): Acompanha o movimento de cada partícula, acompanhando-a em sua trajetória total; Método de Euler (1707 - 1783): Ao invés de acompanhar a partícula do fluido, especifica-se um ponto do espaço, a cada instante. ( , )v v r t (1) Características de um fluido ideal: Escoamento laminar ou estacionário; Escoamento incompressível; Escoamento não-viscoso; Escoamento irrotacional; 38