Introdução Propriedades Básicas dos Fluidos

Apresentação em tema: "Introdução Propriedades Básicas dos Fluidos"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução Propriedades Básicas dos Fluidos
Mecânica dos Fluidos Introdução Propriedades Básicas dos Fluidos

2 Introdução Mecânica: Ciência que estuda o equilíbrio e o movimento de corpos sólidos, líquidos e gasosos, bem como as causas que provocam este movimento; Em se tratando somente de líquidos e gases, que são denominados fluidos, recai-se no ramo da mecânica conhecido como Mecânica dos Fluidos.

3 Introdução Mecânica dos Fluidos: Ciência que trata do comportamento dos fluidos em repouso e em movimento. Estuda o transporte de quantidade de movimento nos fluidos. Exemplos de aplicações: O estudo do comportamento de um furacão; O fluxo de água através de um canal; As ondas de pressão produzidas na explosão de uma bomba; As características aerodinâmicas de um avião supersônico;

4 Por que estudar Mecânica dos Fluidos?
O conhecimento e entendimento dos princípios e conceitos básicos da Mecânica dos Fluidos são essenciais na análise e projeto de qualquer sistema no qual um fluido é o meio atuante

5 Por que estudar Mecânica dos Fluidos?
O projeto de todos os meios de transporte requer a aplicação dos princípios de Mecânica dos Fluidos. Exemplos: as asas de aviões para vôos subsônicos e supersônicos máquinas de grande efeito aerobarcos pistas inclinadas e verticais para decolagem cascos de barcos e navios projetos de submarinos e automóveis

6 Por que estudar Mecânica dos Fluidos?
Projeto de carros e barcos de corrida (aerodinâmica); Sistemas de propulsão para vôos espaciais; Sistemas de propulsão para fogos de artifício; Projeto de todos os tipos de máquinas de fluxo incluindo bombas, separadores, compressores e turbinas; Lubrificação; Sistemas de aquecimento e refrigeração para residências particulares e grandes edifícios comerciais;

7 Por que estudar Mecânica dos Fluidos?
O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma (1940) evidencia as possíveis conseqüências que ocorrem, quando os princípios básicos da Mecânica dos Fluidos são negligenciados; A ponte suspensa apenas 4 meses depois de ter sido aberta ao tráfego, foi destruída durante um vendaval; Inicialmente, sob a ação do vento, o vão central pôs-se a vibrar no sentido vertical, passando depois a vibrar torcionalmente, com as torções ocorrendo em sentido oposto nas duas metades do vão. Uma hora depois, o vão central se despedaçava

8 Por que estudar Mecânica dos Fluidos?

9 Por que estudar Mecânica dos Fluidos?
O sistema de circulação do sangue no corpo humano é essencialmente um sistema de transporte de fluido e como conseqüência o projeto de corações e pulmões artificiais são baseados nos princípios da Mecânica dos Fluidos; O posicionamento da vela de um barco para obter maior rendimento com o vento e a forma e superfície da bola de golfe para um melhor desempenho são ditados pelos mesmos princípios.

10 Aceno Histórico Até o início do século o estudo dos fluidos foi efetuado essencialmente por dois grupos – Hidráulicos e Matemáticos; Os Hidráulicos trabalhavam de forma empírica, enquanto os Matemáticos se concentravam na forma analítica; Posteriormente tornou-se claro para pesquisadores eminentes que o estudo dos fluidos deve consistir em uma combinação da teoria e da experiência;

11 Importância Nos problemas mais importantes, tais como:
Produção de energia Produção e conservação de alimentos Obtenção de água potável Poluição Processamento de minérios Desenvolvimento industrial Aplicações da Engenharia à Medicina Sempre aparecem cálculos de: Perda de carga Forças de arraste Trocas de calor Troca de substâncias entre fases

12 Importância Desta forma, torna-se importante o conhecimento global das leis tratadas no que se denomina Fenômenos de Transporte.

13 Quais as diferenças fundamentais entre fluido e sólido?
Fluido é mole e deformável Sólido é duro e muito pouco deformável

14 Passando para uma linguagem científica:
A diferença fundamental entre sólido e fluido está relacionada com a estrutura molecular: Sólido: as moléculas sofrem forte força de atração (estão muito próximas umas das outras) e é isto que garante que o sólido tem um formato próprio; Fluido: apresenta as moléculas com um certo grau de liberdade de movimento (força de atração pequena) e não apresentam um formato próprio.

15 Fluidos:Líquidos e Gases
- Assumem a forma dos recipientes que os contém; Apresentam um volume próprio (constante); Podem apresentar uma superfície livre;

16 Fluidos:Líquidos e Gases
Gases e vapores: -apresentam forças de atração intermoleculares desprezíveis; não apresentam nem um formato próprio e nem um volume próprio; ocupam todo o volume do recipiente que os contém.

17 Teoria Cinética Molecular
“Qualquer substância pode apresentar-se sob qualquer dos três estados físicos fundamentais, dependendo das condições ambientais em que se encontrarem”

18 Estados Físicos da Matéria

19 Fluidos De uma maneira geral, o fluido é caracterizado pela relativa mobilidade de suas moléculas que, além de apresentarem os movimentos de rotação e vibração, possuem movimento de translação e portanto não apresentam uma posição média fixa no corpo do fluido.

20 Fluidos x Sólidos A principal distinção entre sólido e fluido, é pelo comportamento que apresentam em face às forças externas. Por exemplo, se uma força de compressão fosse usada para distinguir um sólido de um fluido, este último seria inicialmente comprimido, e a partir de um certo ponto ele se comportaria exatamente como se fosse um sólido, isto é, seria incompressível.

21 Fatores importantes na diferenciação entre sólido e fluido
O fluido não resiste a esforços tangenciais por menores que estes sejam, o que implica que se deformam continuamente. F

22 Fatores importantes na diferenciação entre sólido e fluido
Já os sólidos, ao serem solicitados por esforços, podem resistir, deformar-se e ou até mesmo cisalhar.

23 Fluidos x Sólidos Os sólidos resistem às forças de cisalhamento até o seu limite elástico ser alcançado (este valor é denominado tensão crítica de cisalhamento), a partir da qual experimentam uma deformação irreversível, enquanto que os fluidos são imediatamente deformados irreversivelmente, mesmo para pequenos valores da tensão de cisalhamento.

24 Fluidos: outra definição
Um fluido pode ser definido como uma substância que muda continuamente de forma enquanto existir uma tensão de cisalhamento, ainda que seja pequena.

25 Propriedades dos fluidos
Massa específica -  É a razão entre a massa do fluido e o volume que contém essa massa (pode ser denominada de densidade absoluta)

26 Propriedades dos fluidos
Massa específica -  Nos sistemas usuais: Sistema SI Kg/m3 Sistema CGS g/cm3 Sistema MKfS Kgf.m-4.s2

27 Massas específicas de alguns fluidos
 (Kg/m3) Água destilada a 4 oC 1000 Água do mar a 15 oC 1022 a 1030 Ar atmosférico à pressão atmosférica e 0 oC 1,29 Ar atmosférico à pressão atmosférica e 15,6 oC 1,22 Mercúrio 13590 a 13650 Petróleo 880

28 Propriedades dos fluidos
Peso específico -  É a razão entre o peso de um dado fluido e o volume que o contém. W

29 Propriedades dos fluidos
Peso específico -  Nos sistemas usuais: Sistema SI N/m3 Sistema CGS dines/cm3 Sistema MKfS Kgf/m3

30 Propriedades dos fluidos
Relação entre peso específico e massa específica W

31 Propriedades dos fluidos
Volume Específico - Vs Vs= 1/ρ =V/m É definido como o inverso da massa específica

32 Propriedades dos fluidos
Volume específico - Vs Sistema SI m3/Kg

33 Propriedades dos fluidos
Densidade Relativa - δ (ou Densidade) δ =  o É a relação entre a massa específica de uma substância e a de outra tomada como referência

34 Propriedades dos fluidos
Densidade Relativa - δ (ou Densidade) Para os líquidos a referência adotada é a água a 4oC Nos sistemas usuais: Sistema SI ρ0 = 1000kg/m3 Sistema MKfS ρ0 = 102 kgf.m-4 .s2

35 Propriedades dos fluidos
Densidade Relativa - δ (ou Densidade) Para os gases a referência é o ar atmosférico a 0oC Nos sistemas usuais: Sistema SI ρ0 = 1,29 kg/m3 Sistema MKfS ρ0 = 0,132 kgf.m-4 .s2