2 Hidrodinâmica

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Relatório Hidrodinâmica
Com a atividade sugerida de hidrodinâmica presente na plataforma do projeto PhET conseguimos observar a relação entre densidade, área, velocidade do fluido, vazão, pressão, dinâmica dos fluidos, equação de Bernoulli, equação da continuidade.
Na parte inicial do experimento trabalhamos com três fluidos diferentes. Para começar, colhemos os dados de velocidade de cada fluido e assim calculamos a vazão, tendo em vista que a vazão é o produto da área com a velocidade (R = A * v). Após achar a vazão de todos os fluidos, calculamos a vazão mássica, e para isso calculamos fazendo o produto da vazão com a densidade (VM = R * p). Achamos então o valor da vazão de 4,96 m³/s para todos os fluidos e de vazão mássica 4960 kg/L, 3472kg/L e 7034 kg/L, respectivamente para água, gasolina e mel. Com essa primeira parte do primeiro experimento, concluímos que a interferência no fluxo em determinados pontos é dada pela variação da a área da seção e da velocidade do fluido naquele ponto. A vazão não varia, ela é constante, portanto para que isso ocorra são notadas mudanças na velocidade do fluido e na seção da área. Em relação a vazão mássica que está associada a vazão e a densidade do fluido, identificamos que é proporcional a densidade do fluido estudado. Também concluímos que a velocidade de um fluido ideal (fluido que não varia sua densidade) varia caso a seção da área e a vazão variar, sendo inversamente proporcional as duas. Por fim, transformamos parte do tubo com uma deformação criando um ponto no meio do tubo de menor área, utilizando a equação da continuidade (1v1=A2v2 ), calculamos o valor da velocidade no ponto de menor área. Nesse caso, onde trabalhamos com duas áreas diferentes, analisamos a pressão e percebemos que ela é proporcional á área. Considerando a possibilidade de erros, os resultados encontrados foram satisfatórios tendo em vista que os valores estavam dentro da margem de erro. A margem de erro citada a cima é calculada por (|valor experimental - valor teórico|/valor teórico)x100, o valor da discrepância percentual da vazão calculado foi de 0,806451613.
Na segunda parte do relatório analisamos as questões que engloba, energia cinética, energia potencial, equação de Bernoulli e atrito. Para acharmos a variação da energia cinética aplicamos a fórmula (p*v²)/2 no ponto inicial e no ponto final do comprimento do tubo onde o fluido escoa. Achamos que a energia cinética no ponto inicial é 320 e no ponto final 6845, logo sua variação é 6525. Para acharmos a energia potencial usamos a fórmula (p*g*y) (onde, g é a aceleração da gravidade (9,8m/s²) e y é a altura (1,5m)) e encontramos que a energia potencial é 14700. Ao incluir o atrito observamos que ocorrem mudanças e são elas: a diminuição da velocidade e o aumento da pressão nos pontos estudados na imagem 1. A equação de Bernoulli continua sendo válida.
Na terceira parte do relatório, nossa análise foi sobre as variações que ocorrem em uma torre de água. Após encher o tanque por completo e abrir o mesmo. Colhemos os valores da velocidade no ponto de escape da água e no meio do jato e os valores da pressão dentro do recipiente e no ponto de escape da água. A medida em que a coluna de água escoa da torre, a velocidade do jato de água ao sair no ponto de escape diminui, e essa velocidade aumenta do ponto de escape ate encostar no chão. E a área alcançada por ele também foi diminuindo. Analisando o que ocorre quando o tanque está com altura 9 metros de água: velocidade no ponto de escape: 13,3 m/s; velocidade ao tocar o chão: 22,0 m/s; a distância (tendo como referencia o ponto de escape: 21,37 m. Analisando o que ocorre no tanque está com altura 4 metros de água: velocidade no ponto de escape: 9,1 m/s; velocidade ao tocar o chão: 19,3 m/s; a distância (tendo como referencia o ponto de escape: 13,94 m. E conforme o volume do tanque diminuiu seu volume, a pressão interna diminuiu e a pressão no ponto de escape permaneceu constante.