Em muitos estudos experimentais de escoamentos é necessário determinar o módulo e a direção da velocidade do fluido em alguns pontos da região estudada. Apesar de ser impossível a obtenção da velocidade num ponto, pode-se determinar a velocidade média numa pequena área ou volume através de instrumentos adequados.
Para compreender como a equação de Bernoulli foi obtida, observe a figura:
Como o líquido está em movimento a uma determinada altura, ele possui energia potencial gravitacional e energia cinética. Dessa forma, a energia de cada porção de fluido é dada pelas equações:
E1 = mgh1 + m v12 e E2 = mgh2 + m v22
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Como os volumes e a densidade das duas porções do fluido são iguais, podemos substituir a massa m na expressão acima por:
m = ρ.V
As equações acima podem ser reescritas da seguinte forma:
E1 = ρ.V (gh1 + 1v12 ) e E2 = ρ.V(gh2 + 1v22 )
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A variação de energia pode ser associada ao trabalho realizado pelo fluido durante o deslocamento entre as duas posições, como afirma o Teorema do Trabalho da Energia Cinética. Assim, podemos obter a equação:
E2 – E1 = F1.S1 – F2.S2
A força pode ser obtida pela expressão:
F = P.A
Dessa forma, a equação acima pode ser reescrita como:
ρ.V(gh2 + 1v22 ) - ρ.V (gh1 + 1v12 ) = (P1 – P2) . V
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Agrupando os fatores que apresentam o subíndice 1 do lado esquerdo da igualdade e os que têm o subíndice 2, podemos rearranjar a expressão acima e obter a equação de Bernoulli:
ρ.V.g.h1 + ρ.V. v12 + P1.V = ρ.V.g.h2 + ρ.V. v22 + P2.V
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Essa equação também pode ser rescrita da seguinte forma:
ρ.V.g.h + ρ.V. v2 + P.V = Constante
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Fenômenos de Transporte I
•FSA
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