Esforços de Massa e de Superfície Mecânica dos Fluidos Esforços de Massa e de Superfície

Esforços de Massa e de Superfície Dada uma determinada porção de fluido no espaço submetida a ação da gravidade dois tipos básicos de esforços poderão atuar: os de massa e os de superfície

Esforços de Massa São aqueles que, tais como os devidos à ação da gravidade, se desenvolvem à distância; Recebem esta denominação porque a intensidade destes esforços será tão maior quanto maior for a massa contida na porção de fluido; Os esforços de massa são também chamados de esforços de campo por dependerem de existência de um campo gravitacional para se manifestarem.

Estas forças são proporcionais ao volume dos corpos Esforços de Massa Exemplos: Peso, devido ao campo gravitacional; Força elétrica, devido a um campo elétrico; Força magnética, devido a um campo magnético; Estas forças são proporcionais ao volume dos corpos

Esforços de Superfície Também denominados de esforços de contato; Compreendem todos os esforços que se desenvolvem através do contato físico entre as partículas fluidas ou entre essas e as superfícies sólidas que limitam a massa fluida em questão

Esforços de Superfície Exemplos: Forças de Atrito; Forças devido à pressão; Forças devido às tensões cisalhantes nos escoamentos Estas forças são proporcionais à área da superfície sobre a qual atuam

Esforços de Massa e de Superfície A força ∆F pode ser desmembrada em suas componentes normal (∆N) e tangencial (∆T) Peso da porção fluida (esforço de massa)

Esforços de Massa e de Superfície

Vetor Tensão Tangencial A aplicação de esforços tangenciais sobre os fluidos faz com que eles escoem; A velocidade de escoamento de cada fluido, correspondente a dada tensão tangencial que lhe é aplicada, depende de sua viscosidade; Quanto menor o valor desta grandeza maior será sua velocidade de escoamento para um mesmo valor da tensão tangencial;

Vetor Tensão Tangencial

Vetor Tensão Normal ou Pressão Pelo menos três características são básicas para definição de um vetor: Módulo Direção Sentido

Vetor Tensão Normal ou Pressão A direção da pressão é a normal à superfície; uma vez definida a superfície fica automaticamente definida a direção da pressão; O sentido será o de fora para dentro, ou seja, o da compressão Não há como tracionar fluidos. Os fluidos não resistem a esforços de tração (embora líquidos muito puros possam resistir a pequenos esforços deste tipo)

Vetor Tensão Normal ou Pressão Para efeitos práticos, o vetor pressão sempre tem definidas duas de suas características básicas: direção e sentido; Em quase todas as aplicações a pressão é tratada como uma grandeza escalar.

Unidades de Força e Pressão As unidades coerentes de pressão obedecem à fórmula:                                                                      

Unidades de Força e Pressão A unidade de pressão no sistema S.I. é o newton/m2 (N/m2), que recebe o nome de pascal (Pa); Um pascal é a pressão uniforme que determina empuxo de intensidade um newton em superfície plana com área igual a um metro quadrado”.

Pressão Atmosférica Normal Para uniformizar estudos que dependem das condições atmosféricas, adota-se um valor padrão para as condições normais de temperatura e pressão; Os valores da atmosfera padrão, no nível do mar são: p = 760,0 mmHg = 101,325 kPa T = 15oC = 288K ρ = 1,2232 kg/m3 γ = 11,9 N/m3 μ = 1,777 x 10-5 N.s/m2

Pressão Atmosférica Normal É a pressão equivalente à exercida por uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura, exatamente a 0°C, sob gravidade normal (gn= 980,665cm/s2 = 9,806 65m/s2)

Pressão Atmosférica Normal Freqüentemente se especificam as pressões dando a altura da coluna de mercúrio que a 0°C exerce a mesma pressão; Assim, é costume expressar a pressão em milímetros de mercúrio (mmHg), unidade de pressão que recebe, também, o nome de Torr em homenagem a Torricelli: 1 mmHg = 1 Torr = 13,5955 g/cm3 x 980,665 cm/s2 x 0,1 cm = 133,326 Pa 1 cmHg = 10 Torr = 1333 Pa

Medidas de pressão As medidas de pressão são realizadas em relação a uma determinada pressão de referência; Adota-se como referência a pressão nula existente no vácuo absoluto ou a pressão atmosférica local; pabs= patm + pefetiva patm = patmosférica local pefetiva p=0 (vácuo absoluto) p= pabs

Pressão Efetiva Em muitos problemas de engenharia, interessa-nos apenas conhecer o valor da parcela de pressão, acima da pressão atmosférica; A essa pressão, que só começa a ser considerada a partir da pressão atmosférica denominamos pressão efetiva Desse conceito: pressão atmosférica efetiva é nula.

Pressão Absoluta A pressão efetiva somada à pressão atmosférica local denomina-se pressão absoluta A pressão absoluta começa a ser contada a partir do zero absoluto; A pressão efetiva começa a ser contada a partir da pressão atmosférica

Instrumentos de Medição de pressão Manômetros: Indicam a diferença entre a pressão medida e a pressão atmosférica local; Os Manômetros medem a pressão efetiva que pode ser positiva ou negativa (pressões de vácuo – menores que a pressão atmosférica); Barômetros: medem a pressão atmosférica local; O Barômetro de mercúrio (mais simples) consiste em um tubo de vidro cheio de mercúrio com sua extremidade aberta imersa em um recipiente com mercúrio

Pressão Efetiva e Absoluta

Aplicações Práticas

Aplicações Práticas Pesquisar situações práticas de utilização de instrumentos de medição de pressão; Pesquisar sobre: Cavitação; Golpe de Aríete; Capilaridade (Tubos Capilares) Coesão e Adesão;