Click here to load reader

Apostila Mecanica Dos Fluidos

  • View
    165

  • Download
    4

Embed Size (px)

Text of Apostila Mecanica Dos Fluidos

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA SETOR DE CINCIAS AGRRIAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS Curso de Mecnica dos Fluidos para a Engenharia de Materiais (prof. Lucas Mximo Alves) Ponta Grossa 2005 2 NDI CE INTRODUO GERAL ...........................................................................................................5 1. 1 Objetivos do captulo........................................................................................................5 1. 2 - Metodologia de Estudo-Aprendizado...............................................................................5 1. 3 - A importncia das anotaes.............................................................................................6 1. 4 - Metodologia do curso em sala de aula..............................................................................7 1. 5 - Metodologia para a soluo dos exerccios.......................................................................8 1. 6 - Divises do livro ..............................................................................................................9 1. 7 - Objetivo final do curso......................................................................................................9 1. 8 - Questes bsicas em Mecnica dos Fluidos......................................................................9 1. 9 A Mecnica dos Fluidos na engenharia de Materiais.....................................................11 1. 10 - Viso geral do curso......................................................................................................12 1. 11 O que voc deve saber sobre Mecnica dos Fluidos....................................................16 I - Conceitos Fundamentais.............................................................................................16 II - Esttica dos Fluidos...................................................................................................16 III - Dinmica de Fluidos Ideais, Viscosos Incompressveis e Compressveis...............16 1. 12 Exerccios e Problemas.................................................................................................18 1. 13 Referncias Bibliogrficas............................................................................................19 CONCEITOS FUNDAMENTAIS...........................................................................................20 2. 1 Objetivos do captulo......................................................................................................20 2. 2 - As equaes bsicas da Mecnica Classica.....................................................................21 2.2.1 - As leis da mecnica ou leis de Newton................................................................21 2. 3 - Estudo da consistncia de um corpo slido por meio da anlise de causa e efeito.........23 2.3.1 - Estudo da deformao de um corpo slido..........................................................24 2.3.2 - Lei de Hooke na sua forma simplificada..............................................................25 2.3.3 - Coeficiente de Poisson.........................................................................................27 2.3.4 - Estados mltiplos de carregamento; generalizao da lei de Hooke...................28 2. 4 - A Lei de Hooke generalizada aplicada a slidos.............................................................30 2. 5 Tenso superficial de lquidos........................................................................................35 2. 6 Presso de vapor de substncias.....................................................................................36 2. 7 - Medidas, unidades e dimenses......................................................................................38 2.7.1 - Sistema de Medidas..............................................................................................38 2.7.2 - Sistema de unidades.............................................................................................38 2.7.3 - Lei da homogeneidade dimensional .....................................................................39 2. 8 - Exerccios e Problemas...................................................................................................41 2. 9 Referncias Bibliogrficas..............................................................................................42 FLUIDOS E CLASSIFICAO DE FLUIDOS E SEUS COMPORTAMENTOS...............43 3. 1 Objetivos do captulo......................................................................................................43 3 3. 2 A hiptese do contnuo...................................................................................................44 3. 3 A densidades generalizadas............................................................................................46 3. 4 O fluido como contnuo..................................................................................................46 3. 5 Definio de fluido.........................................................................................................47 3. 6 Condio de no deslizamento.......................................................................................49 3. 7 Estudo da consistncia de um corpo fludico em termos da sua viscosidade, por meio da anlise de causa e efeito............................................................................................................49 3. 8 Classificao dos fluidos quanto a sua viscosidade........................................................49 3.8.1 - Lei da viscosidade de Newton - coeficiente de viscosidade e Fluidos Newtonianos.............................................................................................................................50 3.8.2 - Fluidos Plsticos de Bingham..............................................................................51 3. 9 Comportamento da viscosidade dos fluidos em funo da taxa de deformao............52 3.9.1 - Fluido de comportamento dilatante......................................................................52 3.9.2 - Fluido de comportamento Pseudoplstico............................................................52 3.9.3 Modelo de Ostwald de Waele para fluidos ou Lei da Potncia...........................53 3. 10 Comportamento da viscosidade dos fluidos em funo do tempo...............................54 3.10.1 - Fluido Thixotrpico...........................................................................................54 3.10.2 - Fluido Reopxico...............................................................................................55 3. 11 A consistncia de um corpo em funo da temperatura...............................................55 3. 12 A consistncia de um corpo em funo do estado de escoamento de um fluido.........55 Escoamento laminar .................................................................................................................56 Escoamento turbulento.............................................................................................................56 3. 13 A classificao dos fluidos quanto a viscosidade e a compressibilidade.....................57 3. 14 Aplicao de diferentes tipos de Fluidos......................................................................58 3. 15 Exerccios e Problemas.................................................................................................60 3. 16 Referncias Bibliogrficas............................................................................................61 CAMPOS ESCALARES, VETORIAIS E TENSORIAIS PARA FLUIDOS. ........................62 4. 1 - Objetivos do captulo......................................................................................................62 4. 2 - Quantidades escalares, vetoriais e tensoriais e campos...................................................62 4.2.1 - Quantidades escalares..........................................................................................63 4.2.2 - Quantidades vetoriais...........................................................................................63 4.2.3 - Quantidades tensoriais..........................................................................................64 4. 3 - Fluxos generalizados.......................................................................................................65 4. 4 - Campo de tenses foras de contato ou superfcie e de campo, massa ou volume......65 4.4.1 - Foras de massa ou de campo..............................................................................65 4.4.2 - Foras superficiais ou de contato.........................................................................67 4.4.3 Tensor das tenses generalizado descrito como fluxo de momento....................69 4.4.4 O tensor das tenses e a tenso em um ponto.....................................................71 4.4.5 Tenses Principais...............................................................................................73 4.4.6 Diferena entre Tenso e Presso Termodinmica..............................................74 4 4.4.7 A Presso hidrosttica e o Princpio de Pascal ....................................................75 4.4.8 - A densidade volumtrica de foras superficiais...................................................79 4. 5 A equao bsica da fluidosttica...................................................................................80 4. 6 - Exerccios e Problemas...................................................................................................82 4. 7 - Referncias Bibliogrficas..............................................................................................84 ESTTICA DE FLUIDOS OU FLUIDOESTTICA.............................................................85 5. 1 Objetivos do captulo........................