HIDRODINÂMICA (Dinâmica dos fluidos)

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1 HIDRODINÂMICA (Dinâmica dos fluidos)
A Hidrodinâmica é a parte da Física que estuda os fluidos (líquidos e gases) em movimento. São exemplos de objeto de estudo da hidrodinâmica a água escoaondo ao longo de um tubo ou no leito de um rio, o sangue que corre pelas veias ou ainda a fumaça que sai de uma chaminé.

2 Tipos de escoamento Escoamento de modo turbulento ou rotacional – tipo de escoamento irregular, onde a velocidade em cada ponto muda a cada instante. É caracterizado por regiões de pequenos vórtices. Ex: o escoamento das águas numa corredeira onde as rochas ou outros obstáculos no leito forçam a formação de rápidos encachoei-rados.

3 Tipos de escoamento Escoamento em regime estacionário (laminar ou permanente) – quando cada partícula do fluido segue uma trajetória definida e suave, e essas trajetórias não se cruzam. No escoamento estacionário, a velocidade do fluido, em cada ponto, permanece constante com o tempo. Ex: as águas se movendo num canal calmo, de leito regular e sem obstáculos.

4 Escoamento estacionário
Nesse tipo de escoamento, cada partícula que passar por um determinado ponto seguirá a mesma trajetória das partículas precedentes que passaram por aqueles pontos. Tais trajetórias são chamadas linhas de corrente. Linhas de corrente I, II e III.

5 HIDRODINÂMICA No ensino médio o estudo da Hidrodinâmica é limitado as seguintes condições: fluidos ideais – fluidos incompres- síveis, não-viscosos e homogêneos. regime estacionário (permanente, laminar) - velocidade de escoamento constante num determinado ponto em relação ao tempo.

6 Vazão Vazão (Q) representa a rapidez com a qual o volume de um fluido escoa.

7 Equação da continuidade
Sejam A1 e A2 as áreas das seções retas em duas partes distintas do tubo. As velocidades de escoamento em A1 e A2 valem, respectivamente, v1 e v2. A velocidade de escoamento de um fluido é inversamente proporcional à área da seção transversal do duto.

8 Exercício P. 538) Um líquido escoa através de um tubo de seção transversal constante e igual a 4,0 cm², com vazão de 1,0 . 10² cm³/s. Qual é a velocidade do líquido ao longo do tubo? b)Qual é o volume de líquido, em litros, que atravessa uma seção do tubo em 10 min?

9 Exercício P.540) Uma piscina possui 4,0 m de largura, 10 m de comprimento e 1,8 m de profundidade. Para enchê-la completamente, utilizando um conduto de área de seção transversal de 25 cm², são necessárias 8 h. Qual é a vazão de água através do conduto? Qual é a velocidade com que a água sai do conduto? Com que velocidade sobe o nível de água da piscina?

10 Exercício P.540) Uma piscina possui 4,0 m de largura, 10 m de comprimento e 1,8 m de profundidade. Para enchê-la completamente, utilizando um conduto de área de seção transversal de 25 cm², são necessárias 8 h. Qual é a vazão de água através do conduto? Qual é a velocidade com que a água sai do conduto? Com que velocidade sobe o nível de água da piscina?

11 Equação de Bernoulli Nos trechos em que a velocidade for maior a pressão será menor.

12 Equação de Bernoulli

13 Sustentação de aviões As asas de uma aeronave são construídas de forma a que o ar se mova mais depressa (maior velocidade) na sua parte de cima do que na parte de baixo, fazendo com que a pressão por cima da asa seja menor.

14 Exercício P. 541) Um líquido de densidade d = 1,2 . 10³ kg/m³ flui pelo tubo indicado na figura, passando pelo ponto 1 com velocidade v1 = 5,0 m/s e pelo ponto 2 com velocidade v2 = 2,0 m/s. A pressão no ponto 1 é p1 = 2,4.10³ Pa. Determine: a) A razão entre as áreas das seções transversais S1 e S2 ; b) A pressão no ponto 2.

15 Pressão e velocidade

16 Efeito Magnus

17 Aplicações da equação de Bernoulli
Teorema de Torricelli

18 Tubo de Venturi

19 Tubo de Venturi O Tubo de Venturi é um elemento medidor de vazão de diferencial de pressão, também chamado de medidor de vazão por obstrução de área. A diferença de pressão entre duas seções distintas do medidor é proporcional à vazão que escoa por ele. Principais vantagens do uso de elementos de obstrução para se medir vazão: - Podem ser aplicados para medir qualquer fluido. - Não há nenhum elemento mecânico imerso no escoamento. - Não há limite de vazão a ser medida, ou seja, a tubulação pode ter qualquer diâmetro

20 Tubo de Venturi

21 Tubo de Pitot

22 Tubo de Pitot

23 Tubo de Pitot O Tubo de Pitot no avião tem dois fins:
Marcar a velocidade relativa ( Velocímetro ) entre a aeronave e o ar ( chamada de Air Speed ). Marcar a Altitude ou a Altura ( Altímetro ) de voo da aeronave.

24 Tubo de Pitot Em um carro de F1 o tubo de Pitot controla a pressão do ar, e pode diminuir, no caso de estar erradamente colocado, em cerca de 7 cavalos a potencia do motor