Experiência de mecânica dos fluidos básica EMPUXO

Transcrição

1 Experiência de mecânica dos fluidos básica EMPUXO

2 Ao pensar em empuxo me lembro de Arquimedes!

3 Vamos ver o vídeo! EUREKA = ACHEI

4 Princípio de Arquimedes Recipiente com fluido Consideramos um volume V do próprio fluido

5 Princípio de Arquimedes As forças laterais se equilibram, porém até aqui existiria uma resultante para cima (EMPUXO) e isto contrairia a condição de fluido em repouso! Empuxo existe porque a pressão varia com a profundidade Variação da pressão no volume V considerado e representação das forças que as pressões originam

6 Princípio de Arquimedes Mas como o fluido está em repouso ela deve ser equilibrada pelo peso do volume V considerado, que poderíamos chamar de peso do líquido deslocado! Pela igualdade anterior garantimos que o fluido está parado e isto nos permite escrever que: Temos assim a definição de EMPUXO E ou P LD m LD g LD V LD g E LD V LD

7 Colocando agora um outro corpo no volume V, temos que o empuxo continua o mesmo e surge a força peso do corpo. Importante observar que o corpo estando totalmente imerso só existe duas forças atuando sobre ele: G V c c E V LD c V c fluido V LD

8 DETERMINAÇÃO PRÁTICA DO VOLUME DESLOCADO E P LD m LD g LD V LD g E LD V LD

9 Importante observar que o corpo estando totalmente imerso só existe duas forças atuando sobre ele que seriam o empuxo e o PESO DO CORPO: G c V c c comparando E V c V comparando Portanto será o peso específico que estabelecerá quem é maior. 1. Se o peso específico do corpo for maior que do fluido, temos G > E, portanto o corpo afunda. 2. Se o peso especifico do líquido for maior que o peso específico do corpo, o corpo irá flutuar. 3. Se forem iguais o corpo fica em equilíbrio aonde quer que ele esteja. LD fluido V LD

10 VAMOS PENSAR NA EXPERIÊNCIA!

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12 100 mm DIMENSÕES DE TODOS OS CORPOS 40 mm

13 MASSA DO CORPO DE MADEIRA EM KG

14 MASSA DO CORPO DE NYLON EM KG

15 MASSA DO CORPO DE ALUMÍNIO EM KG

16 MASSA DO CORPO DE AÇO EM KG

17 Cálculo da densidade da água em função da temperatura. 1,7 água ,01788 tc 4

18 Mais outra maneira para achar a densidade e viscosidade cinemática d água e a densidade do mercúrio

19 100 mm 40 mm DETERMINAÇÃO DAS DENSIDADES DOS CORPOS Massa (kg) Volume (m³) Densidade (kg/m³) Madeira 0,110 1,26 x Nylon 0,147 Alumínio 0,340 1,26 x ,26 x ,4 Aço 0,985 1,26 x ,5

20 Comparação da densidade do corpo com a densidade do fluido Densidade do corpo menor que a densidade do fluido Corpo flutua Corpo fica em qualquer posição Densidade do corpo é igual a densidade do fluido Densidade do corpo maior que a densidade do fluido Corpo afunda

21 Experiência do empuxo objetivo O PESO ESPECIFICO DO FLUIDO! AT RAV ÉS DESTA EXPERIÊNCIA OBJETIVA MOS OBTER A REPRESENTAÇÃO G RÁFICA DO E = F(V) E(N) y a x O que representa? V(mL)

22 EQUAÇÕES UTILIZADAS NA EXPERIÊNCIA: G G E E c ' m m G c ' fluido g cálculo do peso g G fluido V E V DL cálculo do peso aparente cálculo do empuxo DL cálculo do peso específico do fluido

23 Material do corpo Massa aparente do corpo Peso aparente do corpo G (N) Tipo de fluido agua Peso especifico do fluido F (N/m³) Massa específica do fluido F (N/m³) Alumínio Temperatura ( 0 C) Empuxo E(N) Medida Leitura m` (kg) EM CADA LINHA A TEMPERATURA DA ÁGUA É CONSTANTE

24 Material do corpo Massa aparente do corpo Peso aparente do corpo G (N) Tipo de fluido agua Peso especifico do fluido F (N/m³) Massa específica do fluido F (N/m³) Nylon Temperatura ( 0 C) Empuxo E(N) Medida Leitura m` (kg) A TEMPERATURA DA ÁGUA É MANTIDA CONSTANTE

25 Material do corpo Massa aparente do corpo Peso aparente do corpo G (N) Tipo de fluido glicerina Peso especifico do fluido F (N/m³) Massa específica do fluido F (N/m³) Alumínio Temperatura ( 0 C) Empuxo E(N) Medida Leitura m` (kg) A TEMPERATURA DA GLICERINA É MANTIDA CONSTANTE

26 Material do corpo Massa aparente do corpo Peso aparente do corpo G (N) Tipo de fluido óleo Peso especifico do fluido F (N/m³) Massa específica do fluido F (N/m³) AÇO Temperatura ( 0 C) Empuxo E(N) Medida Leitura m` (kg) A TEMPERATURA DO ÓLEO É MANTIDA CONSTANTE

27 Para esta experiência as massas específicas média consideradas são: óleo = 920 kg/m³; água = x kg/m³ e o glicerina = 1250 kg/m³.

28 Construa os gráficos as seguir, também no Excel estabelecendo a equação da linha de tendência e calculando cada peso específico e a massa especifica da água, glicerina e óleo que devem ser comparados com os propostos originalmente.

29 Para estudar para a P1 não esqueçam de resolver os exercícios a seguir!

30 Exercício do livro do professor Brunetti (referência básica)

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32 Exercício do livro do professor Brunetti (referência básica)

33 Exercícios do livro do professor Brunetti (referência básica)

34 Exercícios do livro do professor Brunetti (referência básica)

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36 Exercício do livro do professor Brunetti (referência básica)

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38 Exercício extra proposto:

39 EMPUXO PRIMEIRA EXPERIÊNCIA DO SEMESTRE