Aula 3 - vazao e equacao de continuidade

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PUC Minas 
Departamento de Física e Química – ICEI 
Laboratório de Física Geral II 
 
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VAZÃO E EQUAÇÃO DE CONTINUIDADE 
1. INTRODUÇÃO 
 
No estudo de fluidos em movimento, o fluxo de um fluido ideal é regular ou laminar: cada 
partícula do fluido segue um caminho que nunca é cruzado pelo caminho das demais partículas. 
Nesse caso, todas as partículas em um mesmo ponto possuem a mesma velocidade. A figura 1 
representa as linhas de fluxo em um fluido em movimento. 
 
 
 
Figura 1: linhas de fluxo de um fluido em movimento. Figura adaptada de [1]. 
 
Para um fluido em movimento em um tubo é possível verificar que a vazão volumétrica, definida 
como 
𝑅𝑉 ≡ 𝐴𝑣, 
onde 𝐴 é a área da seção transversal e 𝑣 é a velocidade do fluido, é constante ao longo de todo 
o fluxo. 
 
 
2. ATIVIDADE: 
 
Objetivo: Compreender as características fundamentais em um fluido ideal em movimento; 
verificar a equação de continuidade. 
 
Link para a simulação: https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/fluid-pressure-and-
flow/latest/fluid-pressure-and-flow.html?simulation=fluid-pressure-and-flow&locale=pt_BR 
 
Ao abrir a simulação, clique na aba “Fluxo” no alto da página. A figura 2 apresenta os recursos 
da simulação. 
https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/fluid-pressure-and-flow/latest/fluid-pressure-and-flow.html?simulation=fluid-pressure-and-flow&locale=pt_BR
https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/fluid-pressure-and-flow/latest/fluid-pressure-and-flow.html?simulation=fluid-pressure-and-flow&locale=pt_BR
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Figura 2: tela inicial da simulação e seus recursos. 
 
 
 
PROCEDIMENTO 1: 
 
O diâmetro inicial do tubo é de 2,0 m. Use as hastes para reduzir o diâmetro de uma parte do 
tubo para 1,0 m, como indicado na figura 3. Atenção para manter o centro da parte estreita 
alinhada com o centro da parte mais larga, ou seja, procure não deixar o tubo desnivelado. 
 
 
Figura 3: configuração para execução da primeira parte da atividade. 
 
 
1) Ajuste a vazão para o valor máximo. 
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2) Clique no botão vermelho e observe a dinâmica das partículas. Em qual região as 
partículas se movem com maior velocidade? 
3) Tendo em vista a unidade de medida de vazão volumétrica, qual é o significado dessa 
grandeza? 
4) Calcule a área da seção transversal do tubo nas partes com maior e menor diâmetros. 
5) Posicione um medidor de velocidade no centro do tubo à esquerda (maior diâmetro) e 
outro no centro do tubo à direita (menor diâmetro). 
6) Calcule a vazão (em L/s) através da área de seção transversal do tubo à esquerda: 
 
𝑅𝑉1 = ______________ 
7) Calcule a vazão em L/s através da área de seção transversal do tubo à direita: 
 
𝑅𝑉2 = ______________ 
8) Calcule a diferença relativa entre a vazão nas duas regiões: 
 
𝜀 =
|𝑅𝑉1 − 𝑅𝑉2|
𝑅𝑉1
× 100% 
Tendo em vista uma tolerância de 10%, é possível afirmar que a vazão é igual nas duas regiões? 
Comente e discuta sobre os resultados obtidos. 
 
 
 
 
PROCEDIMENTO 2: 
 
Reinicie a simulação com as configurações iniciais. 
1) Com a opção “atrito” desmarcada, mova o medidor de velocidade ao longo do diâmetro 
do tubo à esquerda. Clique no botão vermelho (pontos). O que você observa? 
2) Agora selecione a opção “atrito” no menu à direita. Mova o medidor de velocidade ao 
longo do diâmetro do tubo à esquerda. Clique no botão vermelho (pontos). O que você 
observa? 
3) Selecione a ferramenta “medidor de fluxo” no menu a direita. Posicione-a no tubo à 
esquerda. Mova esse medidor de fluxo ao longo do tubo. Há alguma variação na vazão, 
apesar do atrito? 
 
 
BIBLIOGRAFIA: 
 
[1] SERWAY, Raymond A; JEWETT, John W. Princípios de Física: volume 1: mecânica clássica. São 
Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2005.