Fluidos

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Fluidos
Estados da Matéria
Densidade
Pressão
Princípio de Pascal
Princípio de Arquimedes
Fluidos Ideais

Princípio de Bernoulli
Princípio de Torricelli
Viscosidade
Fuidos Laminares
Turbulência
Tensão Superficial

Estados da Matéria
Sólido, Líquido e Gasoso
• As moléculas de um sólido se encontram numa estrutura rígida e
podem somente vibrar. (Adicione energia térmica e asvibrações
aumentam!). Alguns sólidos são cristalinos, e.g. sal de cozinha, no
qual o arranjo atômico tem uma forma repetitiva. Alguns sólidos são
amorfos, e.g. vidro, no qual os átomos não possuem um arranjo
ordenado. Sólidos possuem volume e forma bem definidos que só se
alteram (usualmente pouco) em resposta a forças externas.
• Um líquido possue volume definido mas forma variável (se vccoloca 1 litro de água em várias garrafas com formatos diferentes, o
volume é o mesmo mas a forma nãõ!)
• Um gás pode ser facilmente comprimido e possue volume e forma
variáveis (se um recipiente com CO2 é aberto, o gás irá se difundir na
sala.
•Obs: Entropia (gases > liquidos > sólidos)

Fluidos
O termo fluido se refere a gases e liquidos, já que estes
podem fluir (escoar). A diferençafundamental entre
fluidos e sólidos está na forma de responder às tensões
tangenciais. Um sólido submetido a uma força externa
tangencial tende a equilibrar a força (deforma-se pouco)
até atingir o equilibrio. Já um fluido não consegue
equilibrar a força externa e tende a escoar (fluir).

Densidade (massa específica)
A densidade é definida como a razão entre massa e volume:

m

VUnidade (S.I): kg/m3

Ex.: Água (temperatura e pressão ambiente)
Densidade = 1 g/mL
Sistema Internacional (S.I.) de unidades: 1000 kg/m3

Densidade depende da temperatura e pressão!
Ex. Um frasco é cheio até a borda com 200 mL de água a 4˚C.
Quando o frasco é aquecido até 80˚C, 6g de água transbordam. Qual
é a massa específica da água a 80˚C?

Pressão
A pressão é definida como força porunidade de área :

F
P
A

Unidade (S.I.): Pascal (Pa)
1 Pa = 1 N/m2

Obs. Forças tangenciais – tensões de cisalhamento!
Outras unidades:
Atmosfera (atm) = pressão do ar no nível do mar
1 atm = 1,01 ·10 5 Pa = 101 kPa
Torricelli (torr): 1 atm = 760 mmHg = 760 torr

Exemplo Pressão/Densidade
Pedro usa um livro de 2 kg para ensinar seu irmão o que é densidade
e pressão. Ele colocao livro numa mesa e calcula a pressão que este
exerce sobre a mesma, a qual depende da orientação do livro. A
densidade do livro é 2 kg / (9 cm · 14 cm · 3 cm) = 0,00529 kg / cm 3.
Note que as pressões calculadas são muito pequenas comparadas à
pressão atmosférica.
P = 20 N / (3cm · 14cm )
P = 20 N / (9cm · 3cm )
= 0.476 N / cm 2 = 4760 Pa
2 = 7410 Pa
= 0.741 N/ cm

9cm Tofu Cookbook3cm
14 cm

Tofu Cookbook

P = 20 N / (9cm · 14 cm )
= 0.159 N / cm 2 = 1590Pa

Pressão em um fluido
Qual é a força que atua sobre sua cabeça devida à pressão
atmosférica, supondo área de 0,040 m2?
Pressão atmosférica = 1 atm = 101 kPa
Portanto:
3

F  P  A  (10110 )  (0,040)  4000 N
Essa força equivale a um corpo de 400 kg sobre sua cabeça!
Por que você não é esmagado? Variação de pressão
A pressão do ar é menor no alto de uma montanha do que numa
região situada no nível do mar. A pressão da água é muito menor na
superfície de um rio do que no fundo do mesmo. Pressão depende
da altitude/profundidade e densidade!

P = P0 +  g h
Imagine uma caixa num lago com o topo na
superfície. A pressão no fundo da caixa é
maior devido ao peso da água dentro da caixa.m agua

P = F / A = (m agua g) / A
= (m água g h) / (A h) = (m water g h) / V agua
=  aguag h
Note que, subindo uma montanha a pressão diminui!

h

Variação de pressão
• Lei dos gases: P 

k
T
m

Pressão proporcional à densidade!
Pressão do ar diminui com a altitude (decaimento exponencial)

 0 gy 

P  P0 exp 

P0 


y é a altitude
P0 é a pressão ao...
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