PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS

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1 NATAÇÃO I Fundamentos do Desporto PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS Fluidez e noção de fluxo Compressibilidade e incompressibilidade Massa específica, peso volúmico e densidade Viscosidade, fluidos reais e fluidos ideais

2 Hidrostática A hidrostática trata de tudo que é relacionado com o equilíbrio de um corpo dentro num fluído, no nosso caso, a água.

3 Conceitos chave O equilíbrio aquático depende de inter-relações que se estabelecem entre o corpo humano e as forças em presença: (i) o peso (P); (ii) a impulsão (I). A analise dos princípios fundamentais do equilíbrio do corpo no meio aquático, assenta nas seguintes noções: (i) massa; (ii) gravidade; (iii) densidade; (iv) pressão hidrostática. Massa Um corpo ou um objecto em equilíbrio no meio aquático, está submetido a um determinado número de forças. Todo o corpo sólido, líquido ou gasoso contém uma massa (Kg) característica à quantidade de matéria que contém e um peso (mg) proporcional a essa massa. É uma característica (ou constante) deste corpo, sendo inalterável, o que determina a sua resistência a uma variação no seu movimento.

4 Peso(1) O P,, corresponde à força da atracção da Terra,, resultante exercida sobre a massa de um corpo. Força de direcção vertical, dirigida de cima para baixo e de magnitude equivalente ao peso do corpo. Este, está sujeito a variações de acordo com a posição do corpo em relação à Terra. O ponto de aplicação correspondente ao que se designa por centro de gravidade do corpo (CG). Peso (2) O peso exprime-se em Newtons (N), ou de forma mais comum, em quilogramas (Kg). A relação entre P e M de um corpo é dada pela expressão: P=M.a Newton é a força que, actuando sobre a massa de 1Kg durante 1s, gera uma aceleração de 1m/s P=Peso M=Massa a= aceleração devida à gravidade *A força da gravidade é aproximadamente 9,81m/s2 *Uma massa de 1Kg tem um peso de 9,81 N

5 Densidade A noção de densidade remete-nos para o conceito de quantidade de matéria por unidade de volume. A densidade de um corpo sólido ou líquido tem a ver com a relação que se estabelece entre a massa do corpo, ou do líquido e a massa de um volume igual de água deslocado. Centro de Gravidade O centro de gravidade é o ponto de aplicação da resultante das acções do peso sobre todos os pontos do corpo. Chama-se linha de gravidade a vertical que passa pelo centro de gravidade. Chama-se plano de gravidade todo o plano que contém a linha de gravidade.

6 A pressão hidrostática (1) um corpo sólido imerso num líquido com uma determinada densidade está sujeito a forças de pressão hidrostática que se exercem sobre toda a sua superfície. Conforme expresso por Sidney (1993), pressão hidrostática Ps é por definição igual ao quociente da força F exercida sobre uma superfície teste S, para a medida desta superfície, conforme se observa na fig A pressão hidrostática (2) Num fluído, a força resultante da pressão é sempre orientada perpendicularmente à superfície de teste (qualquer que seja a orientação desta). Por simetria, as forças sobre as superfícies laterais, equilibram-se duas-a-duas A resultante das forças superficiais exercidas pelo fluído sobre o objecto será uma força que se designa por impulsão (I).

7 Princípio de Arquimedes teorema fundamental da hidrostática corpo imerso num liquido em equilíbrio sofre, da parte do liquido, uma força (I) oposta à força do peso do corpo imerso no meio liquido. Esta força de impulsão é de direcção vertical, exercendo-se de baixo para cima e de magnitude equivalente ao peso do volume de água deslocada, sendo o seu ponto de aplicação correspondente ao centro geométrico do volume de liquido deslocado ( centro de impulsão). Centro de impulsão De acordo com o teorema fundamental da hidrostática, estas forças são mais intensas nos pontos do corpo que se encontram a maior profundidade, sendo, a sua resultante vectorial, uma força vertical, dirigida de baixo para cima, que produz sobre o corpo, um efeito, que se chama, impulsão (I). centro geométrico do volume de água deslocado

8 Aspectos a reter:(1) A dificuldade de situar com precisão o centro de gravidade do corpo humano. heterogeneidade dos diferentes tecidos que o compõe. No corpo humano problema da flutuação está, obviamente, associado ao equilíbrio. Este último vem determinado pela flutuabilidade do corpo, a qual, depende das densidades relativas do indivíduo e da água (Sarmento, 1979). Assim, é condição fundamental, que a densidade do corpo seja menor ou igual à densidade da água (Vilas-Boas, 1984). Aspectos a reter:(2) A flutuabilidade é definida como estado de equilíbrio resultante das forças do peso (P), aplicada ao centro de gravidade e do princípio de Arquimedes (I), aplicada ao centro geométrico do corpo imerso.

9 Flutuação Entende-se por flutuação, a expressão mecânica da relação entre a densidade de um corpo e a densidade da água, em que está mergulhado. Conforme as diferenças de densidade entre a massa do corpo e a água, assim se manifesta a maior ou menor flutuação. (Abrantes, 1979). Aplica-se aos corpos inertes (sólidos) O corpo humano porque altera, por si só, o pe, o conceito não se aplica. Para o efeito, o termo correspondente, designa-se: EQUILIBRIO. 4 parâmetros de dominância 1 - FLUTUAÇÃO Corresponde a uma forma de equilíbrio estático no meio aquático Uma parte do corpo imersa e outra emersa No homem é aplicado sobre o eixo vertical Corresponde a um estado de repouso do corpo quando submetido às forças do peso equilibrado pelas forças do impulso É uma referência ao carácter estático do equilíbrio

10 4 parâmetros de dominância 1 - FLUTUAÇÃO 4 parâmetros de dominância 1 - FLUTUAÇÃO

11 4 parâmetros de dominância 2 - FORÇAS PESO Resultado da força da gravidade (direcção vertical, de cima p/ baixo É aplicada sobre o centro de gravidade (ponto de aplicação da resultante das acções do peso sobre todos os pontos do corpo Na água 4 parâmetros de dominância 2 - FORÇAS IMPULSO DE ARQUIMEDES O corpo imerso num líquido em equilíbrio sofre da parte deste uma força (impulso) cuja magnitude corresponde ao peso do volume de água deslocado (direcção vertical, de baixo p/ cima) O ponto de aplicação é o centro geométrico do volume de líquido deslocado peso impulso No homem não agem sobre o mesmo ponto de aplicação

12 4 parâmetros de dominância 2 - FORÇAS peso impulso No homem não agem sobre o mesmo ponto de aplicação 4 parâmetros de dominância 2 - FORÇAS peso impulso No homem não agem sobre o mesmo ponto de aplicação

13 4 parâmetros de dominância 2 - FORÇAS 2.1 FLUTUABILIDADE DO NADADOR É determinada pelas densidades relativas do meio e do sujeito Densidade do homem Se o P aplicado no CG é > que I = o corpo afunda é próxima da unidade Se o I é > a P = corpo à superfície mais ou menos imerso 4 parâmetros de dominância 2.1 FLUTUABILIDADE DO NADADOR Constituição corporal volume pulmonar idade sexo raça

14 4 parâmetros de dominância 2 - FORÇAS 2.2 Nível de flutuação do nadador Um indivíduo flutuará tanto melhor: Quanto > for a sua capacidade inspiratória Quanto < for a sua densidade corporal 4 parâmetros de dominância 3 EQUILÍBRIO DINÂMICO Considerado um equilíbrio eterno Equilíbrio de nado Equilíbrio dinâmico Posição horizontal dinâmica Horizontalidade do corpo Equilíbrio aquático Posição horizontal estáctica Flutuação Posição vertical estática

15 4 parâmetros de dominância 3 EQUILÍBRIO DINÂMICO 3 tipos de equilíbrio estável instável indiferente 4 parâmetros de dominância 3 EQUILÍBRIO DINÂMICO 3 tipos de equilíbrio estável O sistema permanece na posição que alcançou

16 4 parâmetros de dominância 3 EQUILÍBRIO DINÂMICO 3 tipos de equilíbrio instável O corpo está em movimento até alcançar a forma de equilíbrio estável 4 parâmetros de dominância 3 EQUILÍBRIO DINÂMICO 3 tipos de equilíbrio Independentemente da posição inicial do corpo, esta conserva-se indiferente