ENG4281 Fenômenos de Transportes Prof.: Marcus Vinícius Martins Freitas Notas de Aula Mecânica dos Fluidos

Transcrição

1 ENG4281 Fenômenos de Transportes Prof.: Marcus Vinícius Martins Freitas Notas de Aula Mecânica dos Fluidos 1) Propriedades dos Fluidos: Definição de um fluido. Fluidos são substâncias que são capazes de escoar e cujo volume toma a forma de seu recipiente. Quando em equilíbrio, os fluidos não suportam forças tangenciais ou cisalhantes. Todos os fluidos possuem um certo grau de compressibilidade e oferecem pequena resistência à mudança de forma. Os fluidos podem ser divididos em líquidos e gases. Outra definição: São substâncias que em estado de equilíbrio capaz de escoar e tomar a forma de seu recipiente. A principal diferença entre eles são: ( a ) os líquidos são praticamente incompressíveis, ao passo que os gases são compressíveis e muitas vezes devem ser assim tratados; ( b ) os líquidos ocupam volumes definidos e tem superfícies livres ao passo que uma dada massa de gás expande-se até ocupar todas as partes do recipiente. Segunda classificação dos fluidos. Esta classificação é feita em relação a sua massa específica e origina. Fluidos incompressíveis. São aqueles que para qualquer variação de pressão não ocorre variação de seu volume (ρ = constante). Fluidos compressíveis. São aqueles que para qualquer variação de pressão ocorre variações sensíveis de seu volume, (ρ constante). Fluido como meio lubrificante Para um corpo deslizar sobre outro, deve-se vencer uma força adversa denominada: força de atrito. Grandezas Físicas Definição: Entendemos por grandeza tudo aquilo que pode ser medido, contado. As grandezas podem ter suas medidas aumentadas ou diminuídas. Alguns exemplos de grandeza: o volume, a massa, a superfície, o comprimento, a capacidade, a velocidade, o tempo, o custo e a produção. É comum ao nosso dia a dia situações em que relacionamos duas ou mais grandezas. Por exemplo: Em uma corrida de quilômetros contra o relógio, quanto maior for a velocidade, menor será o tempo gasto nessa prova. Aqui as grandezas são a velocidade e o tempo. Num forno utilizado para a produção de ferro fundido comum, quanto maior for o tempo de uso, maior será a produção de ferro. Nesse caso, as grandezas são o tempo e a produção. As grandezas ou dimensões podem ser classificadas como:

2 Grandezas primárias ou fundamentais; (grandezas indivisíveis) Há nove quantidades que são consideradas dimensões fundamentais: comprimento, massa, tempo, temperatura, quantidade de uma substância, corrente elétrica, intensidade luminosa, ângulo plano e ângulo sólido. Grandezas secundárias. (grandezas divisíveis) Por exemplo, a quantidade força pode ser relacionada às dimensões fundamentais de massa, comprimento e tempo. Para fazer isso usamos a segunda lei de Newton. Escrevendo em termo de dimensões, temos: em que F, M, L e T são as dimensões de força, massa, comprimento e tempo, respectivamente. Sistemas de Unidade de Medidas: Existem dois principais sistemas de unidades de medidas: Sistema Britânico de Medidas que tem com dimensões básicas: [F] Força, [L] comprimento e [T] tempo.

3 Sistema Internacional de Medidas que tem com dimensões básicas: [M] Massa, [L] comprimento e [T] tempo.

4

5 Sistema Britânico de Medidas Sistema Internacional de Medidas:

6

7 Para relembrar múltiplos e submúltiplos: Grandeza unidimensional (comprimento) Grandeza bidimensional (Área) Grandeza tridimensional (Volume) PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUIDOS Massa Específica ou densidade absoluta. A massa específica ρ de um fluido é definida como a massa por unidade de volume. (kg/m3 ) ( density )

8 Peso Específico. O peso específico γ de uma substância é o seu peso por unidade de volume. Para líquidos, γ pode ser tomado como constante para mudanças normais de pressão. O peso específico da água para oscilações normais de temperatura é de 9810 N m-3, o peso específico do mercúrio, kg m-3 x 9,81 m3 s-2. O peso específico dos gases pode ser calculado usando-se a equação de estado de um gás γ = VP ou = RTpv (lei de Boyle e Charles).

9 Densidade Relativa: A densidade relativa (DR) ou a gravidade específica (GE) é uma quantidade adimensional, pois é a razão de densidades absolutas ou pesos específicos, ou seja uma comparação entre a mesma propriedade de um fluido qualquer e um conhecido (água). d = (ρ / ρ H2O) = ( γ / γh2o)

10 Volume Específico. O volume específico v é o inverso da massa específica ρ, isto é, é o volume ocupado por unidade de massa. v=1/ρ. Bibliografia: Brunetti, F. Mecânica dos Fluidos. 2 edição revisada. São Paulo / Pearson, 2008 Fox, R.W; Pritchard, P.J; McDonald, A.T. Introdução à Mecânica dos Fuidos. 7 edição. Rio de Janeiro / LTC, 2010 Munson, B.R; Young, D.F; Okiishi, T.H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos. São Paulo / Blucher, 2004