Fenomeno de transportes

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Aplicações da Mecânica dos Fluidos no Cotidiano

Sumário

Introdução4

1.Aplicações da Mecânica dos Fluidos no Cotidiano5
1.1.Aerodinâmica de uma Bola de Futebol 5
1.2. Macaco Hidráulico 6
1.3. O Mergulho de um Submarino 7
1.4. O Vôo de um Avião 8

2. Contribuições do Estudo de Fenômenos dos Fluidos 9

Conclusão11

Bibliografia12

Introdução

No cotidiano as pessoas sedeparam com inúmeras situações bastante curiosas e nem sempre fácil de explicar.
-Como é possível o avião ‘flutuar’?
-Como é possível um navio feito aço conseguir boiar na água?
-O que acontece dentro de uma panela de pressão?
Essas façanhas que parecem comuns e ainda assim não tão fáceis de explicar devemos e muito a pensadores e cientistas como Arquimedes, Blaise Pascal, Isaac Newton, DanielBernoulli, entre outros. Até aqui podemos adiantar que a explicação para todas estas situações parte da MECÂNICA DOS FLUIDOS.

1.Aplicações da Mecânica dos Fluidos no Cotidiano

1.1.Aerodinâmica de uma Bola de Futebol
Em problemas de física que tratam de lançamentos, geralmente desprezamos a resistência do ar e ignoramos o fato da bola girar. No entanto, em um lançamento real essas duascondições precisam ser levadas em consideração. Quando uma bola é lançada, surgem sobre elas certas forças aerodinâmicas, como arrasto e sustentação, devido á pressão e a viscosidade do ar.
Força de Arrasto
A força de arrasto é como a força de atrito, age na direção do movimento e em sentido contrário. Mas, diferentemente da fora de atrito, o arrasto depende da velocidade. Depende também dodiâmetro ou da área da bola e da densidade do ar, na seguinte forma:

Nessa fórmula, FA é a força de arrasto, Ca é o coeficiente de arrasto,ρ é a densidade do ar (cerca de 1,224 Kg/m³ ao nível do mar) e A é a área da seção transversal da bola.
O coeficiente de atrito é uma grandeza adimensional que, para o caso de velocidades muito menores do que a do som, se relaciona com o número de Reynoldsna forma:

Onde:

Re = número de Reynolds
Ρ = densidade do ar
D = diâmetro da bola
V = velocidade
η= viscosidade do ar (1,83.10^-5 kg/m.s)

1.2. Macaco Hidráulico
Princípio de Pascal
A pressão exercida sobre um líquido é medida através da pressão em sua superfície Po em função da coluna líquida, ou seja, em relação à profundidade em que se encontra o ponto considerado.
Caso umlíquido esteja dentro de um sistema fechado, ou seja, caso o líquido esteja totalmente isolado, é possível, aplicando uma força externa, aumentar a pressão total no líquido. Portanto, quando aumentamos a pressão em um ponto determinado, automaticamente estamos aumentando a pressão em todos os outros pontos desse líquido.
De acordo com o Princípio de Pascal, o aumento de pressão em um sistema é omesmo em qualquer outro ponto desse sistema, ou seja, a pressão exercida sobre um ponto do sistema possui o mesmo valor em qualquer outra parte do sistema.
No sistema de macacos hidráulicos podemos dizer que há a comunicação entre dois cilindros cheios de fluido (óleo) e compostos por pistões que se movem em seu interior.

Quando aplicamos uma força F1 no pistão do cilindro mais fino, háum aumento da pressão interna do sistema, por um fator ΔP = F1/A1. Como diz o Princípio de Pascal, em todos os pontos do sistema a pressão vai aumentar pelo mesmo fator. O pistão do cilindro mais largo vai ter esse mesmo aumento de pressão. Portanto, a força exercida sobre ele será de F2 = ΔP x A2.
Como ΔP = F1/A1, a força que aparece sobre o cilindro mais largo é dada por:

Concluímos,a partir dessa expressão, que se A2 > A1 a força F2 é maior do que a força F1 por um fator igual à razão das áreas dos pistões (A2/A10).

1.3. O Mergulho de um Submarino
O navio possui um casco resistente, em forma de charuto, dentro do qual coabitam homens e equipamentos. O casco externo, ou envolvente, é o grande segredo: ele é repartido, basicamente, em diversos tanques de lastro,...
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