Medidas de velocidade

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2. OBJETIVO

Determinar medidas de velocidade pontual e média em condutos e canais, através da utilização de tubos de Prandtl, Pitot e Flutuadores.


3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Em Física, velocidade é a medida da rapidez com a qual um corpo altera sua posição. A velocidade média, que é uma medida da velocidade, é a razão entre um deslocamento e o intervalo de tempo levado paraefetuar esse deslocamento. Matematicamente, a velocidade (v) é expressa pela relação:

Sua unidade no Sistema Internacional é m/s, mas também é muito utilizada expressa em km/h.
Em estudos de Hidráulica, é possível determinar a velocidade a velocidade em tubos em condutos através de três métodos diferente: utilizando flutuadores, tubo de Pitot e tubo de Prandtl.
A determinação atravésde um flutuador, consiste em realizar medidas de tempo em que um objeto (flutuador) percorra sobre um trecho de medida conhecida de um canal de água. O princípio é extremamente simples, visto que depende apenas da seguinte fórmula:
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O tubo de Pitot foi criado em 1732 pelo físico francês Henri Pitot (1665-1743). Seu principal objetivo era o de medir a velocidade do fluxo da águano Rio Sena, que atravessa Paris. A partir de então, o tubo de Pitot difundiu-se em diversas aplicações e evoluções decorrentes da primeira tentativa.
O tubo de Pitot funciona basicamente como um medidor de pressão diferencial, necessitando para isso, possuir duas pressões bem definidas e comparadas. A primeira fonte de pressão do sistema é a pressão de impacto, ou pressão total, oupressão de estagnação, tomada na extremidade do tubo de Pitot através de sua entrada frontal principal, relativa ao fluxo de dado fluido. Vale lembrar, que o tubo de Pitot mede não somente a pressão do ar, mas de todos os possíveis fluidos.
A segunda tomada de pressão é a de pressão estática, que pode ou não ser tomada na mesma localidade do tubo de Pitot. Geralmente essa tomada localiza-se nasproximidades da tomada de pressão de impacto, se não, no mesmo corpo do tubo de Pitot, porém também pode estar locada em uma posição totalmente distinta da tomada de pressão de impacto.
A diferença de pressão pode então, depois de medida, ser chamada de pressão dinâmica.
Conhecida essa pressão dinâmica, é possível a obtenção da velocidade de dado fluido, conhecendo-se também adensidade desse fluido, através de equações convenientes.
Através da pressão dinâmica conhecida de um fluido, pode-se, usando-se as Equações de Bernoulli, conhecer a velocidade desse fluido.
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O Tubo de Prandtl foi desenvolvido pelo fisco alemão Ludwig Prandtl (1875-1953), o qual foi um dos pioneiros da aerodinâmica, tendo desenvolvido a base matemática para os princípiosfundamentais da aerodinâmica subsônica na década de 1920.
O tubo de Prandtl é constituído por dois tubos coaxiais de diâmetros diferentes, curvados em ângulo reto. Uma das extremidades do tubo de Pitot é colocada à face da corrente, que sente a pressão total, enquanto que a pressão estática é medida através de pequenos orifícios da parede do tubo externo. A diferença entre a pressão total e apressão estática chama-se pressão dinâmica que é a pressão decorrente da transformação da energia cinética do fluido em pressão. Isto é, com a pressão dinâmica pode-se obter a velocidade do escoamento em um ponto de medição qualquer.
Neste método, a velocidade é obtida através das fórmulas abaixo:
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4. MATERIAIS UTILIZADOS

▪ Bomba hidráulica com as seguintesespecificações:
- Potência: 7,5 CV;
- Vazão: 60 m3/h;
- Velocidade: 1710 rpm;
- Altura: 15 m.c.a.
▪ Canaleta com as seguintes especificações:
- Dimensões: 400 cm x 20 cm;
- Material: vidro;
- Declividade: variável;
- Forma: retangular.
▪ Tubos cilíndricos
- Matérial: PVC;
- Diâmetros: 1 1/2"...
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