Revisão: Propriedades Básicas dos Fluidos

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1 Revisão: Propriedades Básicas dos Fluidos
Mecânica dos Fluidos Revisão: Propriedades Básicas dos Fluidos

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

3 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.

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

5 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.

6 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

7 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.

8 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)

9 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

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

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

12 Densidade Relativa ou Densidade
É a relação entre a massa específica de uma substância e a de outra tomada como referência δ =  o Para os líquidos a referência adotada é a água a 4oC ( = 1000kg/m3) Para os gases a referência é o ar atmosférico a 0oC ( = 1,29 Kg/m3) o o

13 Lei de Newton da viscosidade
Para que possamos entender o valor desta lei, partimos da observação de Newton na experiência das duas placas: v v = constante V=0

14 Princípio de aderência: experiência das duas placas
As partículas fluidas em contato com uma superfície sólida têm a velocidade da superfície que encontram em contato. F v v = constante V=0

15 Lei de Newton da viscosidade
Newton observou que após um intervalo de tempo elementar (dt) a velocidade da placa superior era constante, isto implica que a resultante na mesma é zero, portanto isto significa que o fluido em contato com a placa superior origina uma força de mesma direção, mesma intensidade, porém sentido contrário a força responsável pelo movimento. Esta força é denominada de força de resistência viscosa - F

16 Determinação da intensidade da força de resistência viscosa
Onde  é a tensão de cisalhamento determinada pela lei de Newton da viscosidade.

17 Enunciado da lei de Newton da viscosidade:
“A tensão de cisalhamento é diretamente proporcional ao gradiente de velocidade.”

18 Gradiente de velocidade
representa o estudo da variação da velocidade no meio fluido em relação a direção mais rápida desta variação. v v = constante V=0 y

19 Constante de proporcionalidade da lei de Newton da viscosidade:
A constante de proporcionalidade da lei de Newton da viscosidade é a viscosidade dinâmica, ou simplesmente viscosidade - 

20 A variação da viscosidade é muito mais sensível à temperatura
Nos líquidos a viscosidade é diretamente proporcional à força de atração entre as moléculas, portanto a viscosidade diminui com o aumento da temperatura. Nos gases a viscosidade é diretamente proporcional a energia cinética das moléculas, portanto a viscosidade aumenta com o aumento da temperatura.

21 Segunda classificação dos fluidos
Fluidos newtonianos – são aqueles que obedecem a lei de Newton da viscosidade; Fluidos não newtonianos – são aqueles que não obedecem a lei de Newton da viscosidade. Observação: só estudaremos os fluidos newtonianos

22 Cálculo do gradiente de velocidade
Para desenvolver este cálculo é necessário se conhecer a função v = f(y) v v = constante V=0 y

23 Considerar v = f(y) sendo representado por uma parábola
O escoamento no fluido não tendo deslocamento transversal de massa (escoamento laminar) Considerar v = f(y) sendo representado por uma parábola v v = constante V=0 y

24 v = a*y2 + b*y + c Onde: v = variável dependente;
y = variável independente; a, b e c são as incógnitas que devem ser determinadas pelas condições de contorno

25 Simplificação da lei de Newton da viscosidade
Esta simplificação ocorre quando consideramos a espessura do fluido entre as placas (experiência das duas placas) o suficientemente pequena para que a função representada por uma parábola seja substituída por uma função linear

26 V = a*y + b  y v = cte v = 0