Mecânica dos Fluidos

Páginas: 102 (25397 palavras) Publicado: 15 de outubro de 2014
A

MECANICA DOS FLUIDOS

OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Ao estudar este capítulo, você aprenderá:
• O que é a densidade de um material e a densidade média
de um corpo.
• O que é a pressão em um fluido e como é medida.
• Como calcular a força do empuxo exercida por um fluido
sobre um corpo nele imerso.


A

diferença entre fluido laminar e fluido turbulento, e como

a velocidade doescoamento em um tubo depende do
tamanho do tubo.

Este tubarão precisa nadar constantemente para não afundar no oéeano, enquanto o peixinho tropical alaranjado
consegue permanecer no mesmo nível na água com
pouco esforço. Por que essa diferença?

aspectos de nossa vida cotidiana. Nós bebemos,
fluidos
respiramos desempenham empapel vital em muitos
e nadamos
fluidos. Eles circulam
emnosso corpo e são responsáveis pelo clima. Os aviões voam através deles; os navios flutuam sobre eles.
Denomina-se fluido qualquer substância que pode fluir;
o termo pode ser usado para um gás ou para um líquido.
Geralmente, consideramos gás o fluido que pode ser
facilmente comprimido e um líquido, o fluido que é
quase incompressível,
embora existam alguns casos
excepcionais.
Vamos começar coma estática dos fluidos, o estudo
de fluidos em repouso, em situação de equilíbrio.
Analogamente a outras situações de equilíbrio, ela se pauta
na primeira e na terceira leis de Newton. Vamos analisar os
conceitos básicos de densidade, pressão e empuxo. A dinâmica dos fluidos, o estudo de fluidos em movimento, é
muito mais complexa; trata-se, na verdade, de um dos
ramos mais complexos damecânica. Felizmente, podemos
analisar muitas situações importantes utilizando modelos
idealizados simples e princípios familiares, tais como as

OS

72

Como usar a equação de Bernoulli em certos tipos de escoamento para relacionar a pressão à velocidade do escoamento em diferentes pontos.

leis de Newton e a lei da conservação da energia. Mesmo
assim, trataremos apenas superficialmentedesse vasto e
interessante tópico.

14.1

Densidade

Uma propriedade importante de qualquer material é
sua densidade, definida como a massa por unidade de
volume. Em português, um sinônimo de densidade é
massa especifica. Um material homogêneo, tal como o
gelo ou o ferro, possui a mesma densidade em todas as
suas partes. Usaremos a letra grega p (pronuncia-se "rô") para
simbolizar adensidade. Quando a massa m de um material
homogêneo possui volume V, sua densidade p é
m

p

= - (definição de densidade)
V

(14.1)

Dois objetos feitos com o mesmo material possuem a
mesma densidade, mesmo que tenham massas e volumes
diferentes. Isso acontece porque a razão entre a massa e o
volume é a mesma para ambos os objetos (Figura 14.1).

Capítulo 14 Mecânica dos fluidosMassas diferentes, mesma densidade:

Tabela

14.1

Tanto a chave inglesa quanto
o prego, por serem feitos de aço,
Material
Glicerina
Concreto
Alumínio 20° a mesma
Gelo
Álcoolpossuem
Benzeno
Sangue etílico
Água do
Ar (I atm,mar C) 1,20 densidade
(massa por unidade de volume).

de aço
,pre\o
C\.
~

o,

,

Figura 14.1 Dois objetos de massas diferentes
com a mesmadensidade.

Densidades

de algumas substâncias

73

comuns

Densidade
1010
2,00
I,06
19,3xIQ3
11,3
Platina (kg/m3)* Ferro, aço
Chumbo,4x nêutrons Densidade
Ouro 7,8 x 103
Estrela de 103
Cobre8,9 branca 1018
0,92
0,90
2,70
I,26
13,6
10,5
Mercúrio x103
Material x 103
Prata 8,6
Latão21anãI03
(kg/m3)*
1,00
0,81
1,03

.

e volumes diferentes,

mas

* Para obter adensidade em gramas por centímetro cúbico, simplesmente
divida os valores por 103.

Figura 14.2 O preço do ouro é cotado por massa (digamos, em reais por
grama). Como o ouro é um dos metais mais densos, uma fortuna pode ser
armazenada em um volume pequeno desse metal.

A unidade SI de densidade é o quilograma por metro
cúbico (1 kg/m\ A unidade cgs, grama por centímetro cúbico (1 g/cm3),...
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