Aula de mec flu

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MECÂNICA DOS FLUÍDOS Capitulo 1

MECÂNICA DOS FLUÍDOS
1º SEMESTRE DE 2012 PROF. FERNANDO KUBLAI HUNG MIRANDA

1. DEFINIÇÃO E PROPRIEDADES DOS FLUÍDUOS 1.1 – INTRODUÇÃO Vivemos cercados de fluídos: A água que sai da torneira, o ar que respiramos, o óleo que lubrifica os mecanismos, etc.

É vocação do Engenheiro se valer do conhecimento das leis que regem o comportamento dos fluídos paratirar proveito deles e fazer acontecer o que deseja para o progresso e o conforto da humanidade.
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Mecânica dos Fluidos é a ciência que estuda o comportamento físico dos fluídos, assim como as leis que regem esse comportamento. Assuntos onde a Mecânica dos fluídos é aplicada: • Escoamento de fluídos em canais e condutos; • Lubrificação; • Esforços em barragens; • Corpos flutuantes; • Máquinashidráulicas; • Ventilação; • Aerodinâmica; etc.

Poucos são os ramos da engenharia que escapam dessa ciência, o que a tornam uma das mais importantes na Engenharia.
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1.2 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS E DEFINIÇÃO DE FLUIDO Fluido é uma substância que não tem forma própria, assume o formato do recipiente. A figura 1.1 ilustra o significado desse enunciado.

Experiência da Duas Placas:Comparação de comportamento entre um sólido e um fluido. Seja um sólido preso entre 2 placas planas, uma inferior fixa, e outra superior solicitada por um força tangencial Ft (figura 1.2 a)

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Mantida a forca Ft constante, o sólido se deforma angularrmente até alcançar nova posição de equilíbrio – fig 1.2 b. Nesta posição as tensões internas do sólido se equilibram com a força Ft. Só nova variação daFt faria com que houvesse uma nova configuração ao sólido. Agora, seja um fluído entre 2 placas, uma inferior fixa, e outra superior solicitada por um força tangencial constante Ft, e considerando possível visualizar o volume ABCD do fluido. (figura 1.3 a)

Pode se observar que o pontos de um fluido, em contato com uma superfície sólida, aderem aos pontos dela, com os quais estão em contato.Então se a → placa superior assume uma velocidade v, os pontos do fluido em contato → com ela terão a mesma velocidade v, e os pontos do fluido em contato com a placa fixa ficarão parados junto dela. 6

Pode-se então dizer que: Fluido é continuamente quando submetida a qualquer, ou em outras palavras, fluído uma força tangencial constante, não equilíbrio estático.


uma substância que se deformauma força tangencial constante é uma substância que submetida a atinge uma nova configuração de

1.3 – TENSÃO DE CISALHAMENTO– LEI DE NEWTON DA VISCOSIDADE Seja uma força F aplicada sobre uma superfície A (fig 1.4). Essa força pode ser decomposta segundo a direção da normal à superfície e da tangente, dando origem a uma componente normal e outro tangencial.

Tensão de Cisalhamento média é oquociente entre o módulo da componente tangencial da força e a área sobre a qual está aplicada: ‫ =ז‬Ft
A SI → N/ m² MKS. Técnico → kgf/ m² CGS → Dina/ cm²
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Da experiência das 2 placas: O fluido junto à placa superior irá se deslocar com velocidade v0, enquanto aquele junto à placa inferior estará com velocidade nula. As camadas intermediárias deverão se adaptar às extremas, adquirindovelocidades que variam desde v0 até 0, (fig. 1.5).

Figura 1.5

O deslizamento entre as camadas origina tensões de cisalhamento que, multiplicadas pela área da placa, originam uma força tangencial interna ao fluido, responsável pelo equilíbrio da força F externa que fá que a placa superior assuma velocidade constante v0. A fig. 1.5 b representa o aparecimento da tensão devido a à velocidaderelativa v1-v2.
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Newton descobriu que em muitos fluidos a tensão de cisalhamento é proporcional (α) ao gradiente de velocidade com y, (fig 1.5c)

Disto pode-se traduzir a lei de Newton da viscosidade:

Os fluidos que obedecem a essa lei são chamados de newtonianos como água, ar, óleos, etc. Os fluidos não-newtonianos são em pequeno número e de estudos muito especializados e não serão...
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