Esforços de Massa e de Superfície

Apresentação em tema: "Esforços de Massa e de Superfície"— Transcrição da apresentação:

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

2 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

3 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.

4 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

5 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

6 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

7 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)

8 Esforços de Massa e de Superfície

9 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;

10 Vetor Tensão Tangencial

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

12 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)

13 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.

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

15 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”.

16 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

17 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)

18 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

19 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

20 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.

21 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

22 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

23 Pressão Efetiva e Absoluta

24 Aplicações Práticas

25 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;