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Mecânica dos Fluidos

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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.

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Vamos analisar cada uma das alternativas para identificar a correta: A) Quando o escoamento é ordenado e as partículas do fluido escoam de maneira aleatória e desordenada, o regime é dito laminar. - Esta afirmação está incorreta, pois o regime laminar é caracterizado por um escoamento ordenado, não aleatório. B) Quando as partículas do fluido apresentam trajetórias erráticas, causando uma alta taxa de mistura do fluido, o escoamento é dito de regime laminar. - Esta afirmação também está incorreta, pois as trajetórias erráticas e a alta taxa de mistura são características do regime turbulento, não do 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. - Esta afirmação está correta. O regime laminar é caracterizado por um escoamento suave e ordenado, onde as partículas se movem em camadas. 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. - Esta afirmação é confusa. O que descreve é mais relacionado ao regime laminar, mas o termo "regime permanente" não é o mais adequado para essa descrição. Portanto, a alternativa correta é: 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.

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Quando ocorrem alterações nas propriedades do fluido, alterações na pressão ou na temperatura, por exemplo, o escoamento é afetado. Um exemplo prático dos efeitos sobre o escoamento é quando ocorre o fenômeno dito "martelo hidráulico" (ou golpe de aríete), que ocorre devido à compressão local que o fluido sofre quando está escoando em uma rede de condutos e encontra uma restrição repentina ao escoamento. Essa compressão rápida e local ocasiona mudança nas propriedades do fluido, como a pequena variação na densidade do fluido localmente, o que afeta o escoamento.
Acerca das propriedades dos fluidos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) No golpe de aríete, como resultado da compressão local sobre o fluido, a pequena variação na densidade cria ondas acústicas que se propagam pela tubulação.
( ) O inverso de α é ε (ε=1/α), denominado módulo de elasticidade de volume ou coeficiente de compressibilidade.
( ) Um sinal negativo pode ser incluído em α para indicar quando a pressão sobre o fluido é do tipo compressão.
A V - F - F.
B V - F - V.
C V - V - V.
D F - V - F.

A humanidade sempre se utilizou de mecanismos hidráulicos para diversos fins. Desde a Idade Média, por exemplo, já se fazia uso de bombas e pistão para remover água das minas, e moinhos eram aperfeiçoados com mecanismos hidráulicos para moer grãos e executar outras tarefas. Para o desenvolvimento de ferramentas e mecanismos hidráulicos, era necessário saber as propriedades e o comportamento esperado do fluido, que geralmente era a água.
Sobre as propriedades da água, analise as sentenças a seguir:
A Somente a sentença III está correta.
B As sentenças I e II estão corretas.
C Somente a sentença II está correta.
D As sentenças I e III estão corretas.

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.

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 F - V - V.
B V - F - V.
C V - V - F.
D F - V - F.

Atualmente, na Hidráulica, os estudos teóricos se integram com estudos de foco mais empírico, a fim de aprofundar o conhecimento pela integração e intercâmbio de resultados e dados. Entretanto, costuma-se fazer uma divisão (ou classificação) das áreas de estudo da Hidráulica com base nos objetivos do estudo.
Acerca das subdivisões de estudo da Hidráulica, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) A Hidráulica geral se subdivide nas áreas de estudo denominadas Hidrostática, Hidrocinética e Hidrodinâmica.
( ) Sistemas de esgotamento sanitário são objeto de estudo da Hidráulica Teórica com foco na área Urbana.
( ) Como exemplos de áreas de estudo da Hidráulica aplicada com foco fluvial, pode-se citar o estudo dirigido à Hidrovias, Dragagens e Hidroelétricas.
A F - V - F.
B V - V - V.
C V - F - F.
D V - F - V.

Em qualquer área do conhecimento, a linguagem utilizada para a comunicação e divulgação do conhecimento tende a ser padronizada a fim de melhorar a transmissão das ideias e do conhecimento de forma geral. Desse modo, a Hidráulica como área de conhecimento também se apropria de símbolos e unidades que são acordadas como padrão, a fim de garantir a correta representação de grandezas físicas e de unidades, mantendo a correta transmissão de dados e informações entre pares.
Considerando essa padronização dos símbolos e unidades usados na Hidráulica, assinale a alternativa CORRETA:
A) Os sistemas de unidades organizam as dimensões a partir da determinação das unidades primárias.
B) São exemplos de unidades do SI: o centímetro (comprimento), o quilograma (massa) e a hora (tempo).
C) Ao se estabelecer igualdade entre dois membros de uma equação, fica implícito que as quantidades são iguais, mas não implica que há igualdade na qualidade das grandezas comparadas.
D) Comprimento, massa e tempo são exemplos de grandezas básicas do SI.

Fluidos perfeitos não existem na prática, sendo esse apenas um conceito teórico que é admitido para a água e alguns gases nos casos em que, ao considerá-los como fluidos perfeitos, é possível simplificar equacionamentos e auxiliar na resolução de problemas práticos. Diferentemente de um fluido perfeito, um fluido real, na verdade, apresenta isotropia na distribuição dos esforços quando em repouso, mas, quando em movimento, devido à viscosidade, o fluido apresenta anisotropia.
Acerca do conceito de fluidos perfeitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas.
( ) Para um fluido perfeito, a densidade é uma constante.
( ) Fluidos perfeitos apresentam viscosidade próxima de zero.
( ) Fluidos perfeitos não apresentam resistência ao movimento.
A V - V - V.
B V - F - F.
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. O fluido muito perto das paredes, por exemplo, se move mais lentamente do que o fluido no centro do tubo.
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 Somente a sentença III está correta.
B As sentenças II e III estão corretas.
C As sentenças I e III estão corretas.
D Somente a sentença I está correta.

A forma como os fluidos respondem às tensões de cisalhamento é reflexo de suas propriedades, como a viscosidade. Conforme essa resposta, os fluidos que respondem segundo a lei da viscosidade de Newton são classificados em fluidos newtonianos. Já os fluidos ditos não newtonianos apresentam resposta de resistência ao movimento com padrão diferente dos dito newtonianos.
Sobre a classificação dos fluidos de acordo com o padrão que apresentam de resistência ao movimento, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Para um fluído newtoniano, quanto maior a viscosidade, maior sua resistência ao escoamento.
( ) Os fluidos não newtonianos apresentam resposta linear entre a tensão de cisalhamento aplicada e a taxa de deformação por cisalhamento.
( ) Fluidos não newtonianos podem ser diferenciados em pseudoplásticos e dilatantes.
A F - V - F.
B V - V - V.
C V - F - V.
D V - F - F.