considerações a priori

Transcrição

1 Aula 3: Fluidodinâmica Física Teórica II Prof. Anibal Livramento da Silva Netto Colegiado de Engenharia Mecânica Colegiado de Engenharia Mecânica (CENMEC)

2 Fluidos Ideais em movimento: considerações a priori Escoamento estacionário ou laminar: campo de velocidades do fluido não varia com o tempo. Fluido incompressível: densidade constante. Fluido não-viscoso. Escoamento irrotacional: corpos imersos no fluido não giram em torno de seu próprio eixo por ação de movimentos do fluido.

3 Conservação da massa: equação de continuidade Situação 1: Escoamento estacionário de um fluido compressível

4 Conservação da massa: equação de continuidade Situação 2: Escoamento estacionário de um fluido incompressível

5 Conservação da massa: equação de continuidade Situação 3: Escoamento não-estacionário de um fluido compressível Sinal negativo porque fluxo p/ fora Sinal negativo porque fluxo p/ fora (e ocorre decréscimo de massa) é positivo

6 Exercício No projeto de uma extensa linha de recalque verificou-se que a velocidade do escoamento é 1,02 m/s. A vazão necessária a ser fornecida pela bomba é 420 m 3 /h. Determine o diâmetro da linha. Dicas: Q (vazão) = A. v ; A = (πd 2 )/4

7 Conservação da energia: equação de Bernoulli Condição: fluido incompressível, não-viscoso e em escoamento estacionário.

8 Conservação da energia: equação de Bernoulli Condição: fluido incompressível, não-viscoso e em escoamento estacionário.

9 Algumas aplicações da equação de Bernoulli: 1- Efeito Venturi e os perfumes Quando um fluido passa por um estrangulamento, sua velocidade aumenta e sua pressão cai.

10 Algumas aplicações da equação de Bernoulli: 2- Efeito Venturi e arteriosclerose (palpitação vascular) Quando um fluido passa por um estrangulamento, sua velocidade aumenta e sua pressão cai.

11 Algumas aplicações da equação de Bernoulli: 3.1- Tubo de Pitot e o acidente com Airbus da companhia Air France Tubo de Tubo de Pitot

12 Algumas aplicações da equação de Bernoulli: 3.2- Tubo de Pitot e a medida de velocidade em carros de Fórmula 1 Tubo de Pitot

13 Algumas aplicações da equação de Bernoulli: 4- Efeito Magnus Ocorre para corpos em movimento giratório em movimento dentro de um fluido

14 Algumas aplicações da equação de Bernoulli: 4- Efeito Magnus Ocorre para corpos em movimento giratório em movimento dentro de um fluido Na figura ao lado, como o giro da bola é horário, a velocidade angular (ω) é um vetor que entra no plano do slide. Se o giro fosse no sentido anti-horário, o vetor velocidade angular seria aquele que sai pra fora do plano do slide. Dito de outro modo, usando a regra da mão direita, colocando os quatro dedos (distintos do polegar) no sentido do giro, o polegar dará o sentido do vetor velocidade angular.

15 Efeito Magnus e o Rotor de Flettner

16 Efeito Magnus e o Rotor de Flettner

17 Efeito Magnus e a sustentação em aviões

18 Efeito Magnus e a sustentação em aviões O ar se movimenta mais rápido sobre a asa do que abaixo da asa; conseqüentemente, a pressão na parte inferior da asa é MAIOR do que na parte superior. Daí surge a força de sustentação para cima.

19 Efeito Magnus e aerofólio em carros de Fórmula 1

20 Efeito Magnus e aerofólio em carros de Fórmula 1 O ar se movimenta mais rápido sobre a asa do que abaixo da asa; conseqüentemente, a pressão na parte superior do aerofólio é MAIOR do que na parte inferior. Daí surge a força que aumenta a aderência, empurrando o carro para baixo, e permitindo ao aerofólio manter carros velozes no chão.

21 Efeito Magnus e o chute folha seca

22 Efeito Magnus e o chute folha seca

23 Efeito Magnus e o chute folha seca

24 Efeito Magnus e o chute folha seca O ar se movimenta mais rápido em um dos lados da bola; conseqüentemente, a pressão será diferente nos dois lados, surgindo uma força lateral que dá aquela trajetória muito doida pra bola no chutefolhaseca.

25 Referências TIPLER, P. A., Física para cientistas e engenheiros, volume 1: mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica, LTC (Rio de Janeiro), 6ª edição, SERWAY, R. A. e JEWETT J. W. Jr., Princípios de Física, volume 2, Cengage Learning (São Paulo), Tradução da 3ª edição norteamericana, SEARS & ZEMANSKY, Física, volume 2, Pearson (São Paulo), 12ª edição, 2008.