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Física I Mecânica Alberto Tannús II 2010. Tipler&Mosca, 5 a Ed. Capítulo 13 - Fluidos Gases e líquidos: Gases e líquidos: Gases distancia intermolecular.

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1 Física I Mecânica Alberto Tannús II 2010

2 Tipler&Mosca, 5 a Ed. Capítulo 13 - Fluidos Gases e líquidos: Gases e líquidos: Gases distancia intermolecular muito maior que o tamanho das moléculas; Gases distancia intermolecular muito maior que o tamanho das moléculas; Líquidos distância comparável ao tamanho, que implica em forças comparáveis às forças de ligação; Líquidos distância comparável ao tamanho, que implica em forças comparáveis às forças de ligação; Ligações entre moléculas se quebram e se refazem continuamente. Em média, um líquido é coeso. Ligações entre moléculas se quebram e se refazem continuamente. Em média, um líquido é coeso.

3 Densidade Densidade da água:

4 Densidades de algumas substâncias: Densidades de algumas substâncias:

5 Exemplo Uma garrafa de 200 ml é completamente preenchida com água a 4º C. Quando é aquecida a 80º C, 6 g de água transbordam da garrafa. Qual é a densidade da água a 80º C ? Uma garrafa de 200 ml é completamente preenchida com água a 4º C. Quando é aquecida a 80º C, 6 g de água transbordam da garrafa. Qual é a densidade da água a 80º C ?

6 Pressão de um fluido Cada ponto de um corpo submerso em um fluido é sujeito a uma força perpendicular à superfície, exercida pelo fluido. Cada ponto de um corpo submerso em um fluido é sujeito a uma força perpendicular à superfície, exercida pelo fluido. Força por unidade de área Pressão Unidade: Pascal Outras unidades: PSI (lib/pol 2 ), atmosfera (atm).

7 Módulo de volume (compressibilidade) A pressão de um fluido tende a comprimir objetos nele imersos. A razão entre a variação de pressão e o decréscimo percentual em volume é a compressibilidade do material. A pressão de um fluido tende a comprimir objetos nele imersos. A razão entre a variação de pressão e o decréscimo percentual em volume é a compressibilidade do material.

8 Compressibilidade de diferentes substâncias Compressibilidade de diferentes substâncias

9 Exemplo

10 Exemplo Uma represa retangular de 30 m de largura suporta um lago até a altura de 25 m. encontre a força total horizontal nesta represa. Uma represa retangular de 30 m de largura suporta um lago até a altura de 25 m. encontre a força total horizontal nesta represa.

11 S:

12 Transmissibilidade A pressão aplicada em um fluido contido por um recipiente é transmitida sem variação para todos os pontos do fluido e para as paredes do recipiente. A pressão aplicada em um fluido contido por um recipiente é transmitida sem variação para todos os pontos do fluido e para as paredes do recipiente. Macaco hidráulico

13 Exemplo O pistao maior de um macaco hidráulico tem um raio de 20 cm. Qual é a força necessaria no pistao menor de 2 cm de raio para erguer um carro de 1500 kg? O pistao maior de um macaco hidráulico tem um raio de 20 cm. Qual é a força necessaria no pistao menor de 2 cm de raio para erguer um carro de 1500 kg?

14 S:

15 Paradoxo da Hidrostática Pressão depende apenas da da profundidade no fluido, não da forma do vaso que o contém. Pressão depende apenas da da profundidade no fluido, não da forma do vaso que o contém.

16 Pressão diferencial P – P at = P D ou P = P D + P at

17 Barômetro de Torricelli

18 Exemplo A pressão média numa aorta é aprox. 100 mmHg. Quanto vale esta pressão em Pascais? A pressão média numa aorta é aprox. 100 mmHg. Quanto vale esta pressão em Pascais?

19 Princípio de Arquimedes Empuxo ou forças de flutuação: Empuxo ou forças de flutuação: Um corpo totalmente ou parcialmente submerso em um fluido sofre um empuxo vertical para cima igual ao peso do fluido deslocado

20 Demonstração

21 Densidade relativa Densidade relativa = peso do objeto no ar/ peso de igual volume de água = w 0 / w w

22 Exemplo A densidade relativa do ouro é Se uma coroa de ouro puro pesa 8 N no ar, qual é o seu peso quando submerso em água? A densidade relativa do ouro é Se uma coroa de ouro puro pesa 8 N no ar, qual é o seu peso quando submerso em água?

23 Peso submerso f = densidade do fluido

24 Exemplo Uma balsa de area A, espessura h e massa 600 kg flutua em um lago com 7 cm submersos. Quando um estudante sobe nela, ela flutua com 8.4 cm submersos. Qual é a massa do estudante? Uma balsa de area A, espessura h e massa 600 kg flutua em um lago com 7 cm submersos. Quando um estudante sobe nela, ela flutua com 8.4 cm submersos. Qual é a massa do estudante?

25 S:

26 Exemplo Uma rolha tem densidade de 200 kg/m 3. Encontre a fração de volume que submerge quando ela é colocada na água. Uma rolha tem densidade de 200 kg/m 3. Encontre a fração de volume que submerge quando ela é colocada na água. V=volume da rolha V´=volume submerso

27 Fração de volume submerso Para um iceberg:

28 Fluidodinâmica Consideraremos fluxo não turbulento; Consideraremos fluxo não turbulento; Consideraremos fluidos não viscosos; Consideraremos fluidos não viscosos; Consideraremos fluidos incompressíveis; Consideraremos fluidos incompressíveis; Consideraremos densidade constante em todo o volume do fluido. Consideraremos densidade constante em todo o volume do fluido.

29 Escoamento não viscoso I v = A.v = cte.

30 Equação de Bernoulli

31

32 Dividindo por V, obtemos: ou, (equação de Bernoulli)

33 Fluido em repouso:

34 Exemplo Um grande tanque de água tem um pequeno furo a uma distancia h abaixo da superfície da água. Encontre a velocidade da água imediatamente na saída do furo. Um grande tanque de água tem um pequeno furo a uma distancia h abaixo da superfície da água. Encontre a velocidade da água imediatamente na saída do furo.

35 S:

36 Fluido na mesma altura ( y=0 )

37 Forças viscosas R é a resistência ao fluxo

38 Exemplo: No curso do sangue pelas artérias pequenas artérias e capilares, a pressao diferencial cai de aprox. 100 torr até zero. Se I v = 0.8 L/s, encontre a resistência total do circuito vascular. No curso do sangue pelas artérias pequenas artérias e capilares, a pressao diferencial cai de aprox. 100 torr até zero. Se I v = 0.8 L/s, encontre a resistência total do circuito vascular.

39 Número de Reynolds Caracteriza limiar entre fluxo laminar e turbulento; Caracteriza limiar entre fluxo laminar e turbulento; R<2000 laminar; R<2000 laminar; R>3000 turbulento; R>3000 turbulento; Entre estes valores: fluxo instável. Entre estes valores: fluxo instável.


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