aula 1_ introdução à mecânica dos fluidos
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Mecânica dos fluidos é a ciência que tem por objetivo o estudo do comportamento físico dos fluidos e das leis que regem este comportamento.
Hidrostática – Fluidos em repouso
Hidrodinâmica – Fluidos em movimento ◦ Hidráulica – Água em tubulações
Fluidos - Substâncias que não têm forma própria e que, se estiver em repouso, não resiste a tensões de cisalhamento. Eles possuem a habilidade de tomar a forma de seus recipientes.
Líquidos ◦ Admitem superfície livre
◦ São incompressíveis
◦ Não se dilatam
Gases ◦ Não admitem superfície livre
◦ Compressíveis
◦ Dilatáveis
Formulou as leis do empuxo e aplicou a corpos flutuantes e submersos deduzindo uma forma de cálculo diferencial como parte da análise.
Postulou as leis do movimento e a lei da viscosidade dos fluidos lineares, hoje chamados fluidos newtonianos
Euler desenvolveu as equações diferenciais do movimento e também sua forma integral, hoje chamada de equação de Bernoulli D’Alembert
Desenvolverem um conjunto de equações que descreveriam o movimento das substâncias fluidas tais como líquidos e gases. Estas equações estabelecem que mudanças no momento e aceleração de uma partícula fluída são simplesmente o produto (resultado) das mudanças na pressão e forças viscosas dissipativas (similar a fricção) atuando dentro do fluido.
A experiência de Reynolds (1883) demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, o escoamento laminar e o escoamento turbulento. O experimento teve como objetivo a visualização do padrão de escoamento de água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante).
Considere o escoamento (sem atrito) de um fluido ideal sobre uma superfície sólida não porosa, mostrado na figura abaixo:
Para um fluido real, temos uma outra condição de escoamento, conforme figura:
Condição de não escorregamento
ESCOAMENTO NÃO VISCOSO E VISCOSO
Um escoamento não-viscoso é aquele no qual os efeitos da viscosidade não influenciam significativamente no escoamento e são, portanto, desprezados. Pode ser também chamado de escoamento de fluido ideal ou perfeito.
Um escoamento viscoso é aquele no qual os efeitos da viscosidade são importantes e não podem ser desprezados. Pode ser chamado também de escoamento de fluido real.
Um escoamento incompressível existe se a massa específica de cada partícula de fluido permanece relativamente constante enquanto a partícula se move através do campo de escoamento:
Escoamento laminar: é definido como aquele no qual o fluido se move em camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente.
Escoamento turbulento: é aquele no qual as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido.
Experimento de Reynolds
Escoamento permanente, ou estacionário: a velocidade e a pressão num determinado ponto não variam com o tempo.
Escoamento não permanente: a velocidade e a pressão, em determinado ponto, são variantes com o tempo, variando também de um ponto a outro. Este tipo de escoamento é também chamado de "variável" ou "transitório", e a corrente é dita "instável".
Os sistemas podem classificar-se em:
◦ Fechados: quando trocam energia e não trocam matéria com a vizinhança.
◦ Abertos: quando trocam matéria e energia (volume de controle).
◦ Isolados: quando não trocam nem matéria nem energia
com a vizinhança.
1. O que você entende por fluido real e fluido ideal? Resposta: Ideal – sem viscosidade Real – com viscosidade
2. A água pode ser considerada um fluido real ou ideal?
Resposta: Real. Todos os fluidos possuem viscosidade.
3. Qual a diferença entre escoamento permanente e estacionário?
Resposta: Os dois são a mesma coisa. Velocidade e pressão em um determinado
ponto não variam com o tempo.
4. Qual a diferença entre sistema aberto, fechado e isolado? Resposta:
Aberto – troca de massa e energia; Fechado – troca energia e não troca matéria Isolado – não troca energia e matéria
Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo-se que em uma tubulação com diâmetro de 4cm escoa água ( = 1000 kg/m³) com uma velocidade de 0,05m/s.
Resposta:
1. Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo se que em uma tubulação com diâmetro de 4cm escoa água ( p= 1000 kg/m³) com uma velocidade de 0,2m/s.
2. Um determinado líquido,com (p= 1200,00 kg/m³),escoa por uma tubulação de diâmetro 3cm com uma velocidade de 0,1m/s,sabendo se que o número de Reynolds é 9544,35. Determine qual a viscosidade dinâmica do líquido.
3. Acetona escoa por uma tubulação em regime laminar com um número de Reynolds de 1800. Determine a máxima velocidade do escoamento permissível em um tubo com 2cm de diâmetro de forma que esse número de Reynolds não seja ultra passado.
