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Mecânica dos Fluidos

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Devido à grande dependência da água para sobreviver, a humanidade sempre se desenvolveu ao redor de fontes de água. Com o desenvolvimento das cidades, houve a necessidade de transportar água do seu local de captação até aos locais de consumo, que se tornavam cada vez mais distantes com o crescimento populacional. Por isso, desde tempos remotos, a humanidade estuda e desenvolve meios de trabalhar com a água para os seus diversos usos múltiplos, o que ocasionou o nascimento da hidráulica.
Sobre a Hidráulica como disciplina de estudo do comportamento da água e de outros fluidos, assinale a alternativa CORRETA:
A A Hidráulica Teórica se subdivide de acordo com as principais áreas de aplicação dos conhecimentos, tais como marítima (comportamento dos mares), fluvial (comportamento nos rios) e outras áreas.
B A Hidráulica Teórica tem como foco o estudo do comportamento dos fluidos, especialmente a água. Já a Hidráulica Aplicada tem como foco o estudo visando à aplicação prática em problemas relacionados à movimentação de fluidos.
C A Hidráulica Teórica tem como foco o estudo do comportamento dos fluidos em condições apenas de laboratório, enquanto a hidráulica aplicada estuda as teorias que explicam o comportamento dos fluidos em condições reais.
D A Hidráulica Geral se subdivide em Hidráulica Aplicada e Hidráulica Hidrotécnica.
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Vamos analisar cada uma das alternativas para identificar a correta sobre a Hidráulica: A) A Hidráulica Teórica se subdivide de acordo com as principais áreas de aplicação dos conhecimentos, tais como marítima (comportamento dos mares), fluvial (comportamento nos rios) e outras áreas. - Esta afirmação não está correta, pois a Hidráulica Teórica não se subdivide dessa forma. B) A Hidráulica Teórica tem como foco o estudo do comportamento dos fluidos, especialmente a água. Já a Hidráulica Aplicada tem como foco o estudo visando à aplicação prática em problemas relacionados à movimentação de fluidos. - Esta afirmação está correta. A Hidráulica Teórica estuda os princípios e teorias, enquanto a Hidráulica Aplicada se concentra na aplicação desses princípios em situações práticas. C) A Hidráulica Teórica tem como foco o estudo do comportamento dos fluidos em condições apenas de laboratório, enquanto a hidráulica aplicada estuda as teorias que explicam o comportamento dos fluidos em condições reais. - Esta afirmação é incorreta, pois a Hidráulica Teórica não se limita a estudos em laboratório. D) A Hidráulica Geral se subdivide em Hidráulica Aplicada e Hidráulica Hidrotécnica. - Esta afirmação não é precisa, pois a Hidráulica Geral não é comumente subdividida dessa forma. Portanto, a alternativa correta é: B) A Hidráulica Teórica tem como foco o estudo do comportamento dos fluidos, especialmente a água. Já a Hidráulica Aplicada tem como foco o estudo visando à aplicação prática em problemas relacionados à movimentação de fluidos.

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Diversos métodos foram criados para representar visualmente a movimentação dos fluidos em escoamento. Existem vários padrões de movimentação que podem ser representados fisicamente (ou experimentalmente) ou através de modelos computacionais. Dentre os vários métodos, os mais usados incluem o uso de linhas de corrente ou tubos de corrente, e para o trabalho experimental, linhas de trajetória e linhas de emissão, além dos métodos ópticos que são também frequentemente utilizados.
Sobre os métodos de representação e visualização do escoamento de fluidos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Pelo método da trajetória, o escoamento é representado por linhas de trajeto em que uma partícula passa em um período certo de tempo.
( ) Enquanto o método da linha de emissão é o lugar geométrico ocupado ao longo do tempo por uma única partícula.
( ) Linha de corrente é o método de visualização em que uma curva é traçada de tal maneira que indique a direção da velocidade das partículas no escoamento em questão em determinado instante de tempo.
A V - F - F.
B F - V - V.
C V - F - V.
D F - V - F.

A viscosidade é gerada nos líquidos pelas forças de atração existentes entre as moléculas, sendo a influência da temperatura no valor da viscosidade grande. Para fluidos que se movem através de tubos, a viscosidade leva a uma força resistiva. A resistência ao movimento pode ser entendida como a força de atrito agindo entre as partes de um fluido (ou “lâminas” do fluido) que estão se movendo a velocidades diferentes.
Sobre a viscosidade dos fluidos e as forças de atrito interno e externo que atuam sobre eles, analise as sentenças a seguir:
I- A tensão de cisalhamento pode ser calculada pela equação e proposta por Isaac Newton, apresentada como τ=μ dv/dn.
II- Para fluidos newtonianos, a viscosidade é a constante de proporcionalidade entre o gradiente de velocidade e a taxa de deformação.
III- A viscosidade cinemática, vcn , pode ser obtida dividindo-se o valor da viscosidade dinâmica, μ, pelo peso específico do fluído, γ.
A As sentenças II e III estão corretas.
B As sentenças I e III estão corretas.
C Somente a sentença I está correta.
D Somente a sentença III está correta.

A viscosidade de um fluido é causada pelas forças coesivas entre as suas moléculas. A viscosidade resultante dessas forças irá afetar a resistência do fluido ao movimento e, portanto, na forma de escoamento desse fluido. De acordo com a forma que os fluidos escoam, podem ser classificados conforme a viscosidade em escoamentos de regime laminar ou turbulento.
De acordo com os tipos de regime de escoamento, assinale a alternativa CORRETA:
A Quando o escoamento é ordenado e as partículas do fluido escoam de maneira aleatória e desordenada, o regime é dito laminar.
B Quando as partículas do fluido apresentam trajetórias erráticas, causando uma alta taxa de mistura do fluido, o escoamento é dito de regime laminar.
C Quando o escoamento é ordenado e as partículas do fluido escoam de maneira suave como se fossem agrupadas em “lâminas”, o regime é dito laminar.
D O escoamento em que as camadas finas do fluido são “organizadas” e, portanto, uma camada cilíndrica desliza suavemente em relação a uma camada adjacente, é dito regime permanente.

Existem diversos critérios usados para classificação dos movimentos dos fluidos. A classificação dos tipos de movimento é útil para a diferenciação e determinação de padrões de comportamento esperados no escoamento em tubulações. Algumas das subdivisões dos movimentos são de acordo com grandezas físicas que afetam esses escoamentos, tais como: tempo, velocidade, força (isto é, pressão), dentre outras.
Sobre as classificações dos movimentos dos fluidos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Como exemplos de classificações adicionais do movimento de fluidos, estão o escoamento estabelecidos e não estabelecidos, os escoamentos compressíveis e incompressíveis, escoamento rotacional e irrotacional e outros.
( ) Quando o escoamento se dá por tubulações e a vazão, ocupa integralmente a área geométrica da seção. Este é denominado escoamento turbulento.
( ) O escoamento forçado em tubulações pode ocorrer pela ação da gravidade ou através de bombeamento.
A V - F - F.
B F - V - V.
C F - V - F.
D V - F - V.

Em se tratando da resistência dos fluidos ao movimento, existem fenômenos de nível molecular que interferem no escoamento. Esses fenômenos não interferem apenas na magnitude da resistência ao escoamento, mas também nas condições e no comportamento do escoamento.
Sobre fenômenos de nível molecular que afetam de alguma maneira o escoamento dos fluídos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Tensão superficial, adesão e viscosidade são exemplos dos fenômenos de nível molecular que afetam o escoamento dos fluidos.
( ) Entende-se como fenômeno da adesão como aquele no qual ocorre atração entre moléculas em estado líquido e moléculas de em estado sólido.
( ) O fenômeno da tensão superficial ocorre porque a atração entre as moléculas em líquido entre si é maior que a atração exercida sobre as moléculas líquidas pelo ar, isso porque as moléculas superficiais são atraídas para o interior do líquido e tendem a formar uma área superficial mínima.
A V - F - V.
B F - V - V.
C F - V - F.
D V - F - F.

Na Hidráulica, alguns conceitos de teor apenas teórico são às vezes admitidos como verdadeiros na prática para simplificação de cálculos e para facilitar a representação de processos. Um exemplo disso é o conceito de fluido perfeito, admitido, em muitos casos, a água para simplificação de equações.
Acerca do conceito de fluido perfeito, assinale a alternativa CORRETA:
A Um fluido perfeito é aquele que apresenta anisotropia quando em movimento.
B Um fluido perfeito seria aquele que apresenta estado isotrópico de tensões quando em movimento e densidade não variável.
C Todos os fluidos em repouso apresentam anisotropia.
D Quanto mais viscoso for o fluido, maior a sua isotropia quando em escoamento.

Dependendo das suas propriedades, o fluido responderá de maneira diferente às condições de pressão e temperatura a que pode estar submetido. Por isso, para se trabalhar com os fluidos, é necessário compreender suas características específicas. Isso é especialmente verdadeiro quando estamos trabalhando com o transporte de fluidos, uma vez que suas propriedades afetam diretamente o seu escoamento.
Sobre as propriedades dos fluidos, analise as sentenças a seguir:
I- A massa específica de um fluido é entendida como a relação entre a massa e o volume desse fluido.
II- A massa específica é também denominada densidade relativa com unidade no sistema SI em kg/m³.
III- A diferença entre a massa específica e peso específico é que este último considera a força da gravidade por meio da sua aceleração.
A As sentenças I e III estão corretas.
B As sentenças I e II estão corretas.
C Somente a sentença II está correta.
D Somente a sentença III está correta.

Na Hidráulica, é mais comum o uso do método de descrição euleriana do que lagrangeana para definir o escoamento. Uma descrição euleriana é localizada, e isso torna mais fácil a descrição do escoamento. Além dos métodos para descrição do movimento das partículas do fluido há, também, diversas formas de classificar o escoamento segundo diferentes critérios.
Sobre as classificações dos movimentos dos fluidos, analise as sentenças a seguir:
I- O escoamento pode ser dito tridimensional, bidimensional ou unidimensional, dependendo das dimensões usadas para descrição do movimento e, também, da escolha do sistema de coordenadas e de sua orientação.
II- O escoamento é dito uniforme quando a características desse escoamento, tal como a velocidade, não mudam temporalmente.
III- Escoamento variado e escoamento não permanente são sinônimos.
A As sentenças II e III estão corretas.
B Somente a sentença I está correta.
C As sentenças I e III estão corretas.
D Somente a sentença III está correta.

Os fluidos, gases e líquidos têm a capacidade de se deformarem sem grandes dificuldades. Sua definição, portanto, é ligada à reação que apresenta às forças aplicadas. Devido à tensão de cisalhamento, os fluidos conseguem escoar, sendo as características dessa movimentação efeitos da viscosidade e de outras propriedades do fluido.
Sobre as propriedades e condições de repouso ou movimento de um fluido perfeito, analise as sentenças a seguir:
I- Quando qualquer fluido está em repouso, em torno de um ponto qualquer os esforços são iguais em todas as direções.
II- A água e o ar podem ser admitidos como fluidos perfeitos para simplificação de cálculos porque apresentam altas viscosidades.
III- Um fluido perfeito apresenta viscosidade nula, não tendo resistência alguma a uma tensão de cisalhamento.
A Somente a sentença II está correta.
B As sentenças I e II estão corretas.
C As sentenças I e III estão corretas.
D Somente a sentença III está correta.

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