Apostila de hidraulica

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HIDRÁULICA APLICADA

1- Considerações gerais
Fluidos são todas as substâncias capazes de escoar e cujo volume toma a forma de seus recipientes. Quando em equilíbrio, os fluidos não suportam forças tangenciais ou cisalhantes. Todos os fluidos possuem certo grau de compressibilidade e oferecem pequena resistência à mudança de forma. Os fluidos são divididos em Líquidos e Gases, sendo que asprincipais diferenças entre eles são: - os líquidos são praticamente incompressíveis, ao passo que os gases são compressíveis; - 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. Devido a sua mobilidade, os fluidos não podem conservar a forma do seu volume ou de parte desse volume, como acontece com ossólidos. Caso um fluido seja posto em um determinado volume limitado, esse se deforma tomando a forma desse volume ou de parte desse volume, sendo que a duração dessa evolução depende do fluido em questão. Esta diferença de comportamento, que se verifica entre vários fluidos ou entre os fluidos e os sólidos, deve-se a sua estrutura. Os sólidos, de acordo com a estrutura, podem ser de dois tipos:cristalinos e amorfos. A estrutura cristalina é representada por uma distribuição regular dos átomos que podem oscilar em torno da sua posição de equilíbrio e por uma periodicidade espacial de todas as suas propriedades. Nos sólidos amorfos, os átomos oscilam em torno de pontos fixos, dispostos caoticamente no espaço. Em ambos os casos, as forças de atração intermoleculares, mantêm as moléculas ouos átomos que os constituem perto das suas posições de equilíbrio, apesar do seu movimento térmico. Nos líquidos e gases a estrutura molecular é diferente; nos gases, as partículas que os constituem podem deslocar-se umas em relação às outras, não estando ligadas por forças intermoleculares de atração e tendem a ocupar uniformemente todo o volume que lhes é oferecido, ou seja, não formam umasuperfície de separação ou superfície livre. Além disso, a distancia média entre as partículas é muito superior às suas dimensões.

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A estrutura dos líquidos é caracterizada por determinada ordem na disposição das moléculas vizinhas e esta ordem é alterada à medida que aumentam as distâncias que separam as moléculas. A existência de uma capacidade de ordenação determina as características doslíquidos que ainda dependem das particularidades individuais das moléculas do liquido e dos fenômenos decorrentes da sua posição de equilíbrio, durante um pequeno espaço de tempo. Sob a ação de uma força exterior, a direção dessas mudanças bruscas pode alterar-se e passar a ter uma mesma orientação para todas elas, verificando-se, então, um escoamento do liquido no sentido em que a força exterioratua. A principal característica dos fluidos é a sua capacidade de formar uma superfície livre ou uma superfície de separação com um gás ou outro líquido, existindo, ao longo desta superfície, forças de tensão superficial. Mesmo apresentando diferenças entre as estruturas moleculares dos gases e dos líquidos, os movimentos de ambos apresentam grande semelhança. Observa-se que as fórmulas paramecânica dos fluidos, deduzidas para os fluidos incompressíveis, são validas também para os gases, desde que a velocidade do movimento não ultrapasse um certo limite. Como as propriedades físicas do fluido e os parâmetros do seu escoamento são descritos por várias grandezas escalares, vetoriais e, por vezes tensoriais, a propriedade da continuidade dos fluidos permite que se use, em mecânica dos fluidos,a teoria matemática das funções contínuas, incluindo a teoria dos campos escalares e vetoriais. Partindo da noção de continuidade de um fluido e da sua propriedade mobilidade, no caso geral, pode-se considerar o escoamento de um fluido em torno de um obstáculo como uma transformação da sua deformação continua, em que não há o fenômeno do choque do fluido com o sólido. As definições das...
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