aula 02 - mec fluidos 2011 08 b
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Mec FLUTRANSCRIPT
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Mecânica dos Fluidos
Prof. Dr. Gabriel L. Tacchi Nascimento
Propriedades dos fluidos
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O comportamento dos fluidos é explicado por sua estrutura molecular, a qual semantém coesa pela atração entre as partículas que a compõem, e que dão a suamobilidade. Se ampliarmos sua estrutura molecular nós veremos imensos vaziosentre as moléculas.
Água – Pontes de Hidrogênio
Gases
HIPÓTESE DO CONTÍNUO
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Isto traz uma dificuldade matemática principalmente para o cálculodiferencial. Isto é, a derivada de uma função só pode ser calculada em umponto se a função é contínua naquele ponto.Para contornar esta situação,foi formulada a HIPÓTESE DOCONTÍNUO, que admite amatéria contínua nas condiçõesnormais da engenharia,permitindo a aplicação dasferramentas utilizadas emcálculo diferencial e integral.Mesmo assim não deve seraplicadas para gases rarefeitoscomo nos estudos com plasmaou em vôos no limite daatmosfera. Simulação de
um escoamentoem meio sólido
HIPÓTESE DO CONTÍNUO
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUIDOS
Massa específica ()
Volume específico ()
Peso Específico ()
Densidade Relativa (r)
Pressão (P)
Tensão Superficial
Capilaridade
Compressibilidade
Viscosidade
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MASSA ESPECÍFICA ()
Densidade: Definida como a massa por unidade de volume. Adensidade é em função do material e não do objeto em si. Ummaterial homogêneo tal como gelo ou ferro, possui a mesmadensidade em todas as suas partes. Usaremos a letra grega ρ (rô)para simbolizar a densidade. Quando a massa m de um materialhomogêneo possui volume V sua densidade ρ é
A unidade no S.I de densidade é o Kg/m3. A unidade gcs (grama por centímetro cúbico) também é muito empregada. O fator de conversão entre ambas é:
1 g/cm3 = 1000 Kg/m3
mV
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Dois objetos feitos do mesmo material possuem a mesma densidade, mesmoque tenham massas e volumes diferentes. Isso acontece porque a razãoentre a massa e o volume é a mesma para ambos os objetos. Ex: Um pregoe uma chave inglesa, ambos feitos do mesmo tipo de aço possuem a mesmadensidade, visto que, se a massa da chave inglesa é maior que a do prego,maior também é o espaço por ela ocupado, ou seja, o volume.
MASSA ESPECÍFICA ()
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Para corpos formados por materiais não homogêneos a densidadepode variar de um ponto a outro no interior do material. Um exemplodisso é o corpo humano que possui gordura de baixa densidade,cerca de 940 Kg/m3 e ossos de alta densidade (de 1700 a 2500Kg/m3).
Dois outros exemplos é a atmosfera terrestre que é menos densaem altitudes elevadas e os oceanos que são mais densos emprofundidades elevados, levando-nos a concluir que em geral adensidade de um material depende de fatores ambientais, tais comotemperatura e pressão.
Varia pouco em função da temperatura para os líquidos e muitopara os gases.
A medida da densidade é muito útil em alguns casos, ondepodemos prever efeitos devido a sua mudança, como por exemploa bateria de um carro, onde a solução de ácido sulfúrico fica menosdensa quando a mesma encontra-se descarregada devido a umprocesso químico de transformação da solução.
MASSA ESPECÍFICA ()
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MASSAS ESPECÍFICAS DE ALGUNS FLUIDOS
Fluido (Kg/m3)
Água destilada a 4 oC 1000Água do mar a 15 oC 1022 a 1030Ar atmosférico à pressão atmosférica e 0 oC 1,29
Ar atmosférico à pressão atmosférica e 15,6 oC 1,22
Mercúrio 13590 a 13650Petróleo 880
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MASSA ESPECÍFICA ()
180
410002
2
TOH
992.0993.0994.0995.0996.0997.0998.0999.0
1000.01001.0
-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Temperatura (0C)
Mas
sa e
spec
ifica
(kg/
m3 ) Massa Especifica (H2O)
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EXERCÍCIO 1
Encontrem a massa e o peso do ar no interior de uma sala de estarcom uma altura de 3,0 m e um piso com uma área de 4,0 m x 5,0 m.Quais seria a massa e o peso de um volume igual de água sabendoque a densidade do ar é 1,20 e a da água é 1,0 x 103?
arÁgua
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EXERCÍCIO 2
Fazendo um extra, você foi solicitado a transportar uma barra de ferro de 85,80 cm de comprimento e 2,85 cm de diâmetro de um depósito até um mecânico. Você precisará usar um carrinho de mão? Dados ρferro = 7,8 . 103 Kg/m3
V = (π.r2).L
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O volume específico é definido como o volumeocupado por unidade de massa.
Assim, o volume específico é o recíproco da massaespecífica, ou seja,
1 1VmmV
VOLUME ESPECÍFICO ()
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O peso específico de uma substância, designadopor , é definido como o peso dividido por volume.
Assim, o peso específico pode ser obtido peloproduto da massa específica, dividido pelaaceleração da gravidade
mg m g gV v
PESO ESPECÍFICO ()
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EXERCÍCIO 3
Sendo ρ = 13,569 g/cm3 a massa específicado mercúrio, em determinadas condições, calcular o seu volume específico.
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EXERCÍCIO 4
Sabe-se que 3 dm3 de um líquido possui2550 g. Calcular o peso específico, a massaespecífica e a densidade relativa destelíquido.
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É a relação entre o peso específico de um fluido e o pesoespecífico de um outro fluido de referência. Geralmente, ofluido de referência para líquidos é a água e para os gases éo ar. Esta propriedade é útil, pois não depende do sistema deunidades (adimensional), isto é, seu valor é o mesmo emqualquer sistema de unidades.
Liquído
Referênciar
Se o fluido de referência for a água, teremos
onde γágua ≈ 9810 N/m3Fluido
Águar
PESO ESPECÍFICO RELATIVO E DENSIDADE RELATIVA
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NAS CONDIÇÕES NORMAIS
Massa Especifica
(kg/m3)
Peso Especifico
(N/m3)
Densidade
Ar 1,23 12,1 0,00123
Água 1000 9810 1
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EXERCÍCIO 5
O volume de uma certa quantidade de águaa 4°C é de 1836 litros. Calcular em m3 o volume de gelo, obtido com aquele volume de água, sabendo que a densidade relativado gelo é 0,918.
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EXERCÍCIO 6
Sabendo que 5 m3 de um óleo combustívela 27°C pesam 42500N, calcular o seu peso específico e sua densidade em relação à água (ρH2O = 1000 kg/ m3).