Mecânica dos fluídos

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Unidade 1 - Introdução

Escopo da Mecânica dos Fluidos
O projeto de meios de transportes, estruturas e sistemas hidráulicos, requerem o conhecimento e a aplicação dos princípios da Mecânica dos Fluidos, entre outros, abaixo, exemplificam-se tais estruturas: • Aeronaves, barcos, navios, hover-craft, veículos terrestres; • Edifícios, pontes, estádios, chaminés industriais, canais, sistemas detubulações etc.

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Definição de Fluido
• É a substância que se deforma de maneira continua ao sofrer uma tensão de cisalhamento. • Neste caso, encontram-se os líquidos e os gases. • A diferença entre um fluido e um sólido fica clara quando aplica-se a cada um deles uma tensão de cisalhamento.

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Propriedades Físicas dos Fluidos
• Massa especifica e densidade A massa específica é arelação entre massa e o volume ocupado por um fluido,  = mf/vf (Kg/m3) d l = l / H2O d g = g / ar • Compressibilidade É a propriedade que tem a matéria de reduzir seu volume sob a ação de pressões externas. Os líquidos são pouco compressíveis, já os gases são bem mais compressíveis. • Elasticidade Líquidos e gases diminuem ou aumentam de volume quando experimentam aumentos ou diminuições depressão.
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Propriedades Físicas dos Fluidos
• Viscosidade É a propriedade que os fluidos têm em resistir às deformações e, em conseqüência, ao escoamento, transformando energia cinética em calor. • Coesão e tensão superficial A formação de uma gota d’água deve-se a coesão. A tensão superficial é devida aos líquidos tenderem a adotar formas que minimizam sua área superficial. E neste caso, umamenor área com uma mesma força de coesão entre as moléculas, dá origem a tensão superficial capaz de suportar o peso de certos corpos.

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Propriedades Físicas dos Fluidos
• Solubilidade Os líquidos dissolvem os gases. Por exemplo, a água dissolve o ar, em proporções diferentes entre o oxigênio e o nitrogênio, pois o oxigênio é mais solúvel. • Tensão de vapor A temperatura de vaporização de umlíquido depende da pressão, a qual este está submetido. Quanto maior for a pressão, maior será a temperatura de vaporização.

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Noções Básicas
• • • • • • •



Equações Conservação da Massa; Variação da quantidade de Movimento; Segunda lei de Newton; Equação de estado de gás ideal. Sistema, Volume e Superfície de controle Sistema de controle – certa quantidade fixa e definida de massafluida. Volume de controle – volume arbitrário do espaço através do qual o fluido escoa. Superfície de controle – contorno geométrico do volume de controle.

Método diferencial X Método integral • Detalhamento do problema X Análise Global

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Grandezas, Unidades, Medidas e Sistemas de Unidades
• Denominam-se

grandezas

básicas

as

seguintes

quantidades físicas: - Comprimento;- Massa; - Tempo; - Temperatura. - As unidades são nomes arbitrários que dão magnitude as medidas das grandezas, por exemplo: - Um tubo com 20 m de comprimento; - É o mesmo tubo com 65,6 pés.

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Grandezas, Unidades, Medidas e Sistemas de Unidades
•Sistemas de Unidades SI – Sistema Internacional É o legalmente aceito na maioria dos países. No SI as unidades das grandezas básicas são asseguintes: - Massa (Kg); - Comprimento (m); - Tempo (s); - Temperatura (K). A força é uma grandeza derivada cuja unidade é o Newton (N), 1 N = 1 Kg.m/s2 Além do SI, ainda existem outros sistemas como: - CGS (sistema métrico absoluto) – g, cm, s, K; - Sistema Inglês – lbf, lbm, pé, s, Rankine.

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Unidade 2 – Estática dos Fluidos

•Equações Básicas – Variação da pressão em fluido incompressívele em repouso Nessas condições a variação de pressão é proporcional ao peso específico do fluido e à altura da coluna fluida,

Estática dos Fluidos

dp   g dz

 dp    gdz
p0 z0

p

z

p – p0 = -g(z-z0) = g(z0-z), sendo z0-z = h p = p0 + gh p - p0 = h (Lei de Stevin) g =  peso específico

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Estática dos Fluidos
•Equações Básicas – Variação da pressão em fluido...
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