Mecânica dos FluídosIntrodução

Professor: Dr. Everton Santos

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Apresentação

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Introdução

Sistemas de unidade

Conversão de unidades

Propriedade dos fluídos

Introdução

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Introdução

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Mecânica: Ciência que estuda o equilíbrio e o movimento de corpos

sólidos, líquidos e gasosos, bem como as causas que provocam este

movimento.

Mecânica dos fluídos: Ciência que trata do comportamento dos fluidos

em repouso e em movimento. Estuda o transporte de quantidade de

movimento nos fluidos

Introdução - Aplicações

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Introdução - Aplicações

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Por que estudar mecânica dos fluídos?

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O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma (1940) evidencia as

possíveis consequências que ocorrem, quando os princípios básicos da

Mecânica dos Fluidos são negligenciados.

Histórico

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Técnica para solução de problemas

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1. Leia o problema e redefina-o com o seu resumo dos resultados

desejados.

2. Das tabelas e gráficos, obtenha os dados de propriedades necessárias:

massa específica, viscosidade etc.

3. Verifique se você entendeu o que está sendo solicitado. Os estudantes

frequentemente respondem a perguntas erradas — por exemplo, pressão

em lugar de gradiente de pressão.

4. Faça um esboço detalhado e identificado do sistema ou volume de

controle necessário.

Técnica para solução de problemas

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5. Pense cuidadosamente e liste as suas hipóteses. Você tem de decidir

se o escoamento é permanente ou não permanente, compressível ou

incompressível, viscoso ou não viscoso e se são necessárias equações

para volume de controle ou diferenciais parciais.

6. Encontre uma solução algébrica se possível. Depois, se for necessário

um valor numérico, use o sistema de unidades SI.

7. Descreva a sua solução, identificada, com as unidades adequadas e

número adequado de dígitos significativos (usualmente dois ou três)

permitidos pela incerteza dos dados.

Sistemas de unidades

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Uma dimensão é a medida pela qual uma variável física é expressa

quantitativamente.

Uma unidade é um modo particular de ligar um número à dimensão

quantitativa.

Comprimento

Distância

Deslocamento

Largura

Unidade

Centímetro

Polegadas

Sistemas de unidades

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Dimensões primárias e sistema internacional (SI)

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Em mecânica dos fluidos há apenas quatro dimensões primárias das

quais todas as outras podem ser derivadas: massa, comprimento, tempo

e temperatura.

Por exemplo, a aceleração tem as dimensões

{LT–2}

F = m.a

{MLT–2}

Sistema britânico gravitacional (B.G)

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No sistema BG, as unidades básicas são libra-força {F}, slugs {M}, pés {L} e

segundos {T}. Definimos:

1 libra-força = 1 lbf = 1 slug · 1 ft/s2

Uma lbf ≈ 4,4482 N

A unidade básica de temperatura no sistema BG é o grau Rankine, °R.

Lembre-se de que uma diferença de temperatura de 1 K = 1,8 °R.

Dimensões secundárias em mecânica dos Fluídos

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Exemplo

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Solução

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Solução

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Conversões de Unidades

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Propriedade dos Fluídos

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Propriedade dos Fluídos

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Propriedades: Característica de uma substância que se mantém

invariante para um dado estado.

Extensivas (dependem da massa do corpo)

Ex.: peso, energia

Intensivas (não dependem da massa do corpo)

Ex.: viscosidade, densidade

Propriedades

Propriedade dos Fluídos

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r: massa específica

g: peso específico

v: volume específico

d = r/ro: densidade relativa

b: compressibilidade

E: módulo de elasticidade volumétrico (E = 1/b)

pv: pressão de vapor (cavitação)

s: tensão superficial

m: viscosidade (absoluta, molecular, dinâmica)

n = m/r: viscosidade cinemática

Massa específica ou densidade absoluta

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V

m

volume

massa==r

Sistema SI............................Kg/m3

Massa específica de alguns fluídos

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Fluido r (Kg/m3)

Água destilada a 4 oC 1000

Água do mar a 15 oC 1022 a 1030

Ar atmosférico à pressão atmosférica e 0 oC 1,29

Ar atmosférico à pressão atmosférica e 15,6 oC 1,22

Mercúrio 13590 a 13650

Petróleo 880

Variação da massa específica da água

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992.0

993.0

994.0

995.0

996.0

997.0

998.0

999.0

1000.0

1001.0

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Temperatura (0C)

Ma

ss

a e

sp

ec

ific

a (

kg

/m3) Massa Especifica (H2O)

( )180

41000

2

2

−−=

TOHr

Peso específico

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V

G

volume

peso==g

Sistema SI............................N/m3

É a razão entre o peso de um

dado fluido e o volume que o

contém.

gV

gm=

== rg

V

G

Pressão

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Sistema SI............................Pa

Razão entre a força e a área

que atua esta força.

2m

N

A

FP ==

Escalas de Pressão

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icau_manométrrelativa_oaatmosféricabsoluta PPP +=

Pressão absoluta: Escala de

medida de pressões na qual o

zero é atingido quando um

vácuo ideal é conseguido.

Pressão manométrica ou

relativa: Escala de medida de

pressão relativa à pressão

atmosférica local.

Escalas de Pressão

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Gases ideais

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RTp r=

p - Pressão absolutar – Densidade

específica

R – Constante dos

gases

T – Temperatura – No

S.I - Kelvin

Gases ideais

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2

1

1

2

2

1

T

T

p

p=

r

r

Isotérmico ctepp

==2

2

1

1

rr

Isobárico cteTT == 2211 rr

Gases ideais

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Isocórico - Isométrico cteT

p

T

p==

2

2

1

1

Adiabático ctepp

kk==

21

21

rr

Viscosidade

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)/(

)/.(

2

2

sm

msN

r

m

m

=

Atividade

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PBL (Problem-Based Learning)ABP (Aprendizado baseado em problemas)

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Caminho

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Nosso Problema

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O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma (1940).

Aula disponível em: www.esacademic.com.br

Informações – Professor – Everton Santos

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