MECÂNICA DOS FLUIDOS Os líquido e os gases são fluidos

Apresentação em tema: "MECÂNICA DOS FLUIDOS Os líquido e os gases são fluidos"— Transcrição da apresentação:

1 MECÂNICA DOS FLUIDOS Os líquido e os gases são fluidos
O QUE É UM FLUIDO ? É UMA SUBSTÂNCIA QUE PODE FLUIR (OU ESCOAR) Os líquido e os gases são fluidos A sua forma depende do recipiente 1

2 NÃO SUPORTAM DEFORMAÇÕES DE CISALHAMENTO:
Força de cisalhamento  paralela à superfície Os fluidos não viscosos não sustentam estas forças  não se consegue torcer um fluido porque as forças interactómicas não são fortes o suficiente para manter o átomos no lugar. 2

3 gás É o único tipo de força que pode existir num fluido
OS FLUIDOS EXERCEM FORÇAS PERPENDICULARES ÀS SUPERFÍCIES QUE OS SUPORTA É o único tipo de força que pode existir num fluido gás A força do fluido sobre um corpo submerso em qualquer ponto é perpendicular a superfície do corpo A força do fluido sobre as paredes do recipiente é perpendicular à parede em todos os pontos 3

4 Para materiais homogéneos
DENSIDADE Para materiais homogéneos PRESSÃO Quando a força se distribui uniformemente em A 4

5 Pressão atmosférica sobre a superfície da Terra
A atmosfera exerce pressão sobre a superfície da terra e sobre todos os corpos que se encontram na superfície Pressão atmosférica sobre a superfície da Terra Esta pressão é responsável pela acção das ventosas, palhinhas, aspirador de pó … 5

6 Fluido em repouso 1- HIDROSTÁTICA
Seleccionamos uma amostra do fluido  um cilindro imaginário com uma área de secção transversal A Como a amostra está em equilíbrio, a força resultante na vertical é nula  Lei fundamental da hidrostática Lei de Stevin 6

7 A pressão no interior de um fluido aumenta com a profundidade
 a diferença de pressão entre dois pontos dum líquido em equilíbrio hidrostático é proporcional ao desnível entre esses pontos 7

8 A pressão no interior de um fluido aumenta com a profundidade
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9 SISTEMAS DE VASOS COMUNICANTES
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10 Aplicação: prensa hidráulica
PRINCÍPIO DE PASCAL Uma alteração de pressão aplicada a um fluido num recipiente fechado é transmitida integralmente a todos os pontos do fluido bem como às paredes do recipiente que o suportam Aplicação: prensa hidráulica Uma pequena força do lado esquerdo produz uma força muito maior no lado direito Como a variação da pressão é a mesma nos dois êmbolos  10

11 Mede a pressão atmosférica
MEDIÇÕES DE PRESSÃO 1 - O BARÓMETRO DE MERCÚRIO (TORRICELLI) Mede a pressão atmosférica Um tubo longo e fechado numa extremidade cheio de mercúrio é invertido num recipiente cheio de mercúrio logo a pressão atmosférica é 11

12 2 - MANÓMETRO DE TUBO ABERTO
Mede a pressão de um gás contido num recipiente Tanque Manómetro p0 pg h Uma extremidade de um tubo em U que contém um fluido está aberta para a atmosfera e a outra extremidade está ligada à um sistema de pressão desconhecida  é a pressão absoluta e  é a pressão manométrica 12

13 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES
Todo o corpo completa ou parcialmente imerso num fluido experimenta uma força de impulsão para cima, cujo valor é igual ao peso do fluido deslocado Consideramos um cubo de fluido. Como o cubo está em equilíbrio, a força resultante vertical é nula: onde m é a massa do fluido dentro do cubo Substituindo o cubo de fluido por outros materiais Caso I. Um corpo totalmente submerso  um corpo mais denso do que o fluido afunda Um corpo menos denso do que o fluido experimenta uma força para cima  Pedra 13 Madeira

14 Substituindo em (1) obtemos
Caso II. Um corpo flutuando O corpo está em equilíbrio  a força de impulsão é equilibrada pela força gravitacional exercida pelo corpo Iceberg  V é a parte do volume do corpo que está submerso  é o volume total do corpo Substituindo em (1) obtemos A fracção do volume do corpo imerso no fluido = à razão entre a densidade do corpo e a densidade do fluido 14

15 BALÕES DE AR QUENTE Como o ar quente é menos denso que o a frio  uma força resultante para cima actua nos balões 15

16 Quando um fluido está em movimento seu fluxo ou escoamento pode ser:
2- HIDRODINÁMICA CARACTERÍSTICAS DO ESCOAMENTO Quando um fluido está em movimento seu fluxo ou escoamento pode ser: laminar Constante ou laminar  se cada partícula do fluido seguir uma trajectória suave, sem cruzar com as trajectórias das outras partículas. Turbulento  acima de uma determinada velocidade crítica o fluxo torna-se turbulento turbulento É um escoamento irregular, caracterizado por regiões de pequenos redemoinhos O regime de escoamento, é determinado pela seguinte quantidade adimensional, (obtida experimentalmente) chamada número de Reynolds laminar se NR < 2.000 turbulento se NR > 3.000 Instável  muda de um regime para outro, se < NR < 3.000 16

17 Adoptamos um modelo de simplificação baseado nas seguintes suposições
Muitos das características dos fluidos reais em movimento podem ser compreendidas considerando-se o comportamento dum fluido ideal Adoptamos um modelo de simplificação baseado nas seguintes suposições 1. Fluido não viscoso  não apresentam qualquer resistência ao seu movimento 2. Fluido incompressível  a densidade, ρ, tem um valor constante 3. Escoamento laminar  a velocidade do fluido em cada ponto não varia com o tempo 4. Escoamento irrotacional  Qualquer ponto no interior do fluido não roda sobre si mesmo (não tem momento angular) Os pressupostos 1 e 2 são propriedades do nosso fluido ideal Os pressupostos 3 e 4 são descrições da maneira como o fluido escoa 17

18 A velocidade da partícula é sempre tangente à linha de corrente
A trajectória percorrida por uma partícula de fluido num escoamento laminar é chamada linha de corrente Corrente Elemento do fluido A velocidade da partícula é sempre tangente à linha de corrente

19 EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE Equação da continuidade:
Fluxo é definido como o produto da velocidade do fluido pela secção recta que o fluido atravessa  caudal volúmico (ou vazão) (a) Tempo t (b) Tempo t + Δt Equação da continuidade:

20 Do teorema trabalho-energia
EQUAÇÃO DE BERNOULLI Do teorema trabalho-energia O trabalho realizado por todas as forças do sistema é igual à variação de energia cinética, Sabendo que O trabalho realizado ao aplicarmos uma força F sobre a área A, para forçar um fluido a deslocar-se x no cilindro

21 Trabalho da força gravitacional
Variação da energia cinética

22 Equação fundamental da hidrodinâmica  equação de Bernoulli

23 A força que sustenta os aviões
Aplicação: A força que sustenta os aviões A asa de um avião é mais curva na parte de cima. Isto faz com que o ar passe mais rápido na parte de cima do que na de baixo da asa. De acordo com a equação de Bernoulli, a pressão do ar em cima da asa será menor do que na parte de baixo, criando uma força que sustenta o avião no ar  Força de sustentação