Sólido. Possui forma e volume constante Líquido. Possui volume mas não forma constante Gás. Possui forma e volume variável

Transcrição

1 ADAPTADO DE SERWAY & JEWETT POR MARÍLIA PERES e FILOMENA SARDINHA Sólido Possui forma e volume constante Líquido Possui volume mas não forma constante Gás Possui forma e volume variável FLUIDO Um fluido é um conjunto de moléculas que não ossui um arranjo esecífico, e cujas forças intermoleculares são fracas

2 A ressão, P, do fluido no nível a que o bloco está submergido é razão entre a força e a área. F A 3 A Pressão é uma grandeza escalar Porque é roorcional à intensidade da força Pressão vs Força Uma grande força ode exercer uma equena ressão e vice-versa. A direcção da força é semre erendicular à área onde é exercida a ressão. A unidade de ressão é o ascal (Pa) N 1 Pa 1 2 m

3 A atmosfera exerce uma ressão na suerfície da Terra e em todos os objectos. Considera-se que ao nível do mar tem o valor de 1.00 atm = x 10 5 Pa = o Unidade Símbolo Valor bar bar atmosfera atm milímetro de mercúrio mm Hg 1bar 10 5 Pa 1atm 1, Pa 1mm Hg 133,322 Pa Os fluidos tem uma ressão que varia com a rofundidade. Se um fluido está dentro de um reciiente, então todas as artículas tem de estar em equilíbrio estático. Todososontosàmesmarofundidade os rofundidade, tem de ter a mesma ressão

4 Num coro imerso num fluído em equilíbrio, as forças que actuam sobre ele anulam-se A massa ode ser calculada or: m = V = A h

5 Como o coro está em equilíbrio, Fx = 0 e F y = 0, logo fica A o A m g= 0 m = A h Resolvendo: = o + g g h Se 0 for a ressão atmosférica odemos calcular a ressão num líquido, sabendo a altura h a que este se encontra da suerfície = 1 + g h = g h A diferença de ressão entre dois ontos no interior do líquido, é a exercida ela coluna de líquido de altura igual à searação vertical dos dois ontos

6 O fluido fica ao mesmo nível indeendentemente das formas dos vasos. Porquê? Porque a ressão só deende da rofundidade. A F B E 0 C D h 1 h 2 C D A F gh gh gh gh C D 0 1gh1 0 2gh2 1h1 2h2 h h h é inversamente roorcional à densidade do fluido Blaise Pascal ( ) foi um físico, matemático, filósofo moralista e teólogo francês. Segundo Pascal: A ressão num fluido deende da sua rofundidade. Uma variação de ressão rovocada num onto do fluido em equilíbrio transmite-se a todos os ontos do fluido e às aredes que o contém. F A F A Lei de Pascal

7 Pode-se conseguir obter uma grande força aartir de uma equena força (vantagem mecânica) F A A A 1 2 F A F F Como o volume de líquido deslocado é igual, significa que o deslocamento vai ser maior onde a área é menor. A 1 x 1 = A 2 x 2 Como consequência, o trabalho realizado será igual nos dois lados (conservação da energia). F 1 x 1 = F 2 x 2 W 1 = W

8 Inventado or Torricelli Um tubo longo (fechado numa extremidade) cheio de mercúrio, é invertido numa tina também com mercúrio. Torricelli verificou que a coluna de mercúrio descia semre até ficar com uma altura de 76 cm Como o = Hg g h 1 atm = m (de Hg) 15 O mercúrio é 13,6 vezes mais denso do que a água. Qual deveria ser a altura de uma coluna de água suortada ela ressão atmosférica? atm atm 0 HgghHg 0 H2OghH2O HghHg H2OhH2O h H2O Hg H2O h Hg 13,6 0,76 10,3 m 1,0 8

9 Mede a ressão de um gás contido num reciiente. A extremidade de um tubo em U está aberto à atmosfera. A outra onta está ligada à ressão que se quer medir. A ressão em A é igual à de B e é o + gh 17 h h gás atm gh gás atm atm gás gh gás atm 9

10 I A força de imulsão é uma força vertical dirigida ara cima, exercida or um fluído, num objecto. Se o objecto imerso está em equilíbrio significa que a força ara cima iguala a força ara baixo. P I Grego (~ ac) Matemático, físico, engenheiro, Famoso elos seus estudos sobre as forças de imulsão

11 E agora um ouco de história: "Conta Conta-se que certa vez, Hierão, rei de Siracusa, no século III a.c. ac havia encomendado uma coroa de ouro, ara homenagear uma divindade que suostamente o rotegera em suas conquistas, mas foi levantada a acusação de que o ourives o enganara, misturando o ouro maciço com rata em sua confecção. Para descobrir, sem danificar o objecto, se o seu interior continha uma arte feita de rata, Hierão ediu a ajuda de Arquimedes. Ele ôs-se se a rocurar a solução ara o roblema, a qual lhe ocorreu durante um banho. A lenda afirma que Arquimedes teria notado que uma quantidade de água corresondente ao seu rório volume transbordava da banheira quando ele entrava nela e que, utilizando um método semelhante, oderia comarar o volume da coroa com os volumes de iguais esos de rata e ouro: bastava colocá-los los em um reciiente cheio de água, e medir a quantidade de líquido derramado. Feliz com essa fantástica descoberta, Arquimedes teria saído à rua nu, gritando "Eureka Eureka! Eureka!" ("Encontrei! Encontrei!"'). Fonte: htt://divulgarciencia.com/categoria/imulsao/ Qualquer objecto arcial ou comletamente submerso num fluido, exerimenta uma força de imulsão cuja intensidade é igual ao eso do fluido deslocado elo objecto. I I = P f =m f x g = f xg xv f

12 O objecto está em equilíbrio estático A força de imulsão é equilibrada ela força gravítica. O volume de fluido deslocado coresonde ao volume do objecto imerso no fluido. I P V g V g f f o o ComoV f o f V o Se a densidade do objecto é inferior à densidade do fluido, então a aceleração é ara cima (a). Se a densidade do objecto é suerior à do fluido, então a aceleração é ara baixo (b) O movimento do objecto em um fluido é determinado elas suas densidades. (a) (b) I = B (buoyant force) 24 12

13 F = I + T 2 - F g = 0 I = F g T 2 Sendo I = g V Pode-se calcular coroa = m coroa / V 25 Fonte: htt://ciencia.hsw.uol.com.br/submarinos1.htm

14 O Fluido é não viscoso* (desrezam-se as forças internas, não há dissiação de energia). O fluido é imcomressível (a sua densidade ermanece constante) O fluido é estavel (a velocidade em cada onto é constante) O fluido não sofre rotação * A viscosidade caracteriza o grau de fricção interna num fluido

15 É a reresentação do movimento do fluido. A velocidade de cada artícula é tangencial à da linha. Duas linhas nunca se cruzam (a menos que o regime seja turbulento). As regiões com linhas de corrente mais juntas são as que têm maior velocidade. 29 Considera um fluido que se move ao longo de um tubo de diâmetro variável. As artículas movem-se ao longo das linhas de corrente. A massa de fluido que atravessa A 1 num determinado intervalo de temo é a mesma que atravessa A 2 no mesmo intervalo de temo

16 m m 1 2 V V A velocidade Fluido Incomressível( =const.) A x A x dividindo ambos os membros or t : Avconstante aumenta quando o tubo se estreita Físico e matemático suiço Fez descobertas imortantes na área da dinâmica dos fluidos. Fonte: Bernoulli, Daniel, Hydrodynamica, sive De viribus et motibus fluidorum commentarii, 1738 htt://echo.miwgberlin.mg.de/echodocuview/echozogilib?url=/miwg/online/ermanent/libr ary/az870bwe/ageimg&start=341&n=349&mode=imageath 32 16

17 Usando o teorema da Energia Cinética demonstre que: + 1/2 v 2 + g y = constante 33 O tubo da figura lateral ode ser usado ara medir a velocidade de escoamento de um fluido incomressivel. Como o tubo é horizontal a altura é a mesma, logo alicando a equação fica: 34 17

18 Onde vai ser maior a altura do líquido? 35 Verifica-se que devido ao formato da asa, a ressão em baixo desta vai ser suerior. O ar é obrigado a assar mais raidamente or cima do que or baixo da asa. Nota: Esta exlicação esta extremamente simlificada, ara mais informação consultar: htt:// (extra-rograma) 36 18

19 htt:// /index.htm