1

MECÂNICA DOS FLUIDOS

Os líquido e os gases são fluidos

• É UMA SUBSTÂNCIA QUE PODE FLUIR (OU ESCOAR)

O QUE É UM FLUIDO ?

A sua forma depende do recipiente

1

2

• NÃO SUPORTAM DEFORMAÇÕES DE CISALHAMENTO:

Força de cisalhamento paralela à superfície

Os fluidos não viscosos não sustentam estas forças não se consegue torcer um fluido porque as forças interactómicas não são fortes o suficiente para manter o átomos no lugar.

33

• OS FLUIDOS EXERCEM FORÇAS PERPENDICULARES ÀS SUPERFÍCIES QUE OS SUPORTAM

É o único tipo de força que pode existir num fluido

A força do fluido sobre um corpo submerso em qualquer ponto é perpendicular a superfície do corpo

A força do fluido sobre as paredes do recipiente é perpendicular à parede em todos os pontos

gás

44

DENSIDADE

V

mPara materiais homogéneos

m

3m kg

PRESSÃO

F

AA

Fp Pam N 2

Quando a força se distribui uniformemente em A

V

55

PRESSÃO ATMOSFÉRICA

A atmosfera exerce pressão sobre a superfície da terra e sobre todos os corpos que se encontram na superfície

Esta pressão é responsável pela acção das ventosas, palhinhas, aspirador de pó …

Pa 101.013 atm 00.1 5

0 P

Pressão atmosférica sobre a superfície da Terra

66

1- HIDROSTÁTICA

Fluido em repouso

Lei fundamental da hidrostática

1y

2y

mgFF 12

Seleccionamos uma amostra do fluido um cilindro

imaginário com uma área de secção transversal A

Como a amostra está em equilíbrio, a força resultante na vertical é nula

1F

2F

A

gmP

0 yF

AhVm

pAF

gyyAApAp 2112

h

ou 12 ghpp

ghpp 0

Lei de Stevin

77

A pressão no interior de um fluido aumenta com a profundidade

aatmosféric pressão a é 0 se 01 py

hgp

a diferença de pressão entre dois pontos dum líquido em equilíbrio hidrostático é proporcional ao desnível entre esses pontos

ghpp 0

0 ghpp

88

ghpp 0A pressão no interior de um fluido aumenta com a profundidade

99

SISTEMAS DE VASOS COMUNICANTES

ghpp 0

1010

PRINCÍPIO DE PASCAL

Uma pequena força do lado esquerdo produz uma força muito maior no lado direito

Aplicação: prensa hidráulica

Uma alteração de pressão aplicada a um fluido num recipiente fechado é transmitida integralmente a todos os pontos do fluido bem como às paredes do recipiente que o suportam

Como a variação da pressão é a mesma nos dois êmbolos 2

2

1

1

A

F

A

Fp

2

1

12

A

A

FF

11

MEDIÇÕES DE PRESSÃO

1 - O BARÓMETRO DE MERCÚRIO (TORRICELLI)

Um tubo longo e fechado numa extremidade cheio de mercúrio é invertido num recipiente cheio de mercúrio

vácuo)(~ 0p

mercúrio de coluna pela provocada pressão Ap

0 BA ppp

)(atmosferaar de coluna pela provocada pressão Bp

Mede a pressão atmosférica

ghp 0

logo a pressão atmosférica é

:mercúrio de coluna da Peso AhgρVgmgF

hgA

FpA

11

1212

2 - MANÓMETRO DE TUBO ABERTO

Mede a pressão de um gás contido num recipiente

TanqueManómetro

p0

pg

hghppg 0

BA pp

A B

Uma extremidade de um tubo em U que contém um fluido está aberta para a atmosfera e a outra extremidade está ligada à um sistema de pressão desconhecida

é a pressão absoluta

e

ghppg 0

é a pressão manométrica

13

PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES

Todo o corpo completa ou parcialmente imerso num fluido experimenta uma força de impulsão para cima, cujo valor é igual ao peso do fluido deslocado

I

gmFg

h

Consideramos um cubo de fluido. Como o cubo está em equilíbrio, a força resultante vertical é nula:

Vggm IFI ffg 0 0 yF

onde m é a massa do fluido dentro do cubo

Substituindo o cubo de fluido por outros materiais

Pedra

gF

I

a

gF

a

Madeira

I

Caso I. Um corpo totalmente submerso

13

um corpo mais denso do que o fluido afunda

Um corpo menos denso do que o fluido experimenta uma força para cima

1414

Caso II. Um corpo flutuando

I

gF

O corpo está em equilíbrio a força de impulsão é equilibrada pela força gravitacional exercida pelo corpo

(1) gFI

VgI f V é a parte do volume do corpo que está submerso

gmF cg

é o volume total do corpocV

Substituindo em (1) obtemos

ccf gVgV cf

cccf V

VVV

A fracção do volume do corpo imerso no fluido = à razão entre a densidade do corpo e a densidade do fluido

Iceberg

gVF ccg

1515

BALÕES DE AR QUENTE

I

gF

Como o ar quente é menos denso que o a frio uma força resultante para cima actua nos balões