CAPTULO 1 - INTRODUO, DEFINIO E PROPRIEDADES DOS FLUIDOS INTRODUO DEFINIO DE UM FLUIDOFluido uma substncia que no tem forma prpria, assumindo o formato do recipiente que o contm ESFOROS NOS FLUIDOS De uma maneira geral, as foras que atuam nos fluidos podem ser classificadas em: Foras de corpo ou de campo aquelas que se manifestam atravs da interao com um campoeatuamsemanecessidadedeumcontatoentreassuperfciesdoscorpos.So exemplos:opeso,devidoaocampogravitacional;eaforaeletromagntica,devidoa um campo eletromagntico. Forasdesuperfcieoudecontatoaquelasqueatuamsobreumsistemaatravsde contatocomafronteiradeste.Soexemplos:asforasdeatrito;asforasdevido presso; e as foras devido s tenses cisalhantes nos escoamentos. Asforasdecorposoproporcionaisaovolumedoscorpos,enquantoqueasforasde superfcie so proporcionais rea da superfcie sobre a qual atuam. No fluido em repouso no h esforos tangenciais. REAO A UMA FORA TANGENCIAL Quandosubmetidoumaumaforatangencialconstante,oslidosedeformaat alcanar uma nova configurao de equilbrio esttico. Quandosubmetidoumaumaforatangencialconstante,ofluidosedeforma continuamente, no atingindo uma nova configurao de equilbrio esttico. REAO A UMA FORA NORMAL Enquanto um slido transmite a fora que exercida sobre ele, um fluido transmite em todas as direes a presso exercida sobre o mesmo SINAL DAS TENSES tFA =nFPA= PRINCPIOS E LEIS BSICAS Aanlisedosproblemasdemecnicadosfluidosfeitacombasenosseguintesprincpiose leis: Conservao da massa Segunda lei de Newton Primeira lei da termodinmica Segunda lei da termodinmica Princpio da quantidade de movimento angular MTODOS DE ANLISE Sistema de Controle: quantidade de massa fixa e identificvel Volume de Controle: volume arbitrrio atravs do qual o fluido escoa FORMULAO DIFERENCIAL X INTEGRAL Diferencial:soluodeequaesdiferenciaisparadeterminarocomportamento detalhado do escoamento (distribuio de presso, velocidade, etc.) Integral:formulaodosprincpioseleisbsicasemtermosdevolumesousistemas finitos para determinar o comportamento do escoamento como um todo MTODOS DE DESCRIO Lagrangiano: Euleriano: SISTEMA DE UNIDADES H basicamente dois sistemas de unidades: - Sistema Mtrico Internacional (SI) - Sistema Ingls (FSS) A dimenso designada por colchetes:- Massa [M] - Fora [F] - Comprimento [L] - Tempo [t] - Temperatura [T]. - Unidade de massa: quilograma (kg) Unidades no Sistema Internacional (SI): - Unidade de comprimento: metro (m); - Unidade de tempo: segundo (s); - Unidade de temperatura: Kelvin (K). - A fora uma dimenso derivada, e a sua unidade o Newton (N): - Unidade de massa: slugUnidades no Sistema Ingls (FSS): - Unidade de comprimento: p (ft); - Unidade de tempo: segundo (s); - Unidade de temperatura: Rankine (R). - A unidade de fora designada por libra (lb) ou libra-fora (lbf): 211mN kgs= 21 ftlbf slugs= TENSO DE CISALHAMENTO LEI DE NEWTON DA VISCOSIDADE VISCOSIDADE ABSOLUTA OU DINMICA - Representa o atrito interno do fluido ||| | | || |yyv vddd du u= = | |22ForareaFFLL= = =||( )221FLFLTTu = =1vLdTTdy L = = 222No SI :No FSS:No CGS: poiseNsmlbsftdinascm=v ddy v ddy u = - u independente da presso; Observaes sobre a viscosidade: - u depende da temperatura; - Qualquer tenso de cisalhamento causa deformao; - Para dv/dy =0 = 0; - u descreve atrito entre camadas laminares; - O perfil de velocidade nunca pode ser tangente a uma superfcie slida; Classificao dos fluidos: 0v v v v ou d ddy dy y = =0v vento: y u u= =-Fluidoideal:cujaviscosidade nula.Para qualquerdvatensozero,isto,ofluidoescoa sem perdas de energia por atrito. -Fluidosdecisalhamentopequeno:aviscosidadediminuiquantomaiorforatensode cisalhamento. Ex: tinta latex. -Fluidosdecisalhamentogrande:aviscosidadeaumentaquantomaiorforatensode cisalhamento. Ex: areia movedia. - Plstico ideal (Bingham): no um fluido nem um slido. Este tipo de material pode resistir a umatensodecisalhamentofinitasemsemovermas,umavezexcedidaatensode escoamento, o material se comporta como um fluido. Ex: pasta de dente e a maionese. - Plstico real: no to brusca como os plsticos ideais. Exerccios: Determine a intensidade e o sentido das tenses nas placas inferiores e superiores. Massa especfica - Peso da massa fluida por unidade de volume = g: Peso especfico - Relao entre a massa especfica do lquido e a massa especfica da gua em condies padro: Densidade relativa - Relao entre a viscosidade absoluta e a massa especfica do lquido: Viscosidade cinemtica guaSG= =u=33:::kgSImUnidadesslugFSSft3 3: ; :N lbSI FSSm ft2 2: ; :sm ftSI FSSsA presso atmosfrica, leitura baromtrica local, varia com a altitude e condies climticas.Ao nvel do mar a presso atmosfrica aproximadamente igual a 105 Pa (1 bar). Presso atmosfrica Um lquido entra em ebulio quando a presso no mesmo atinge a sua presso de vapor. Esse ponto recebe o nome de ponto de ebulio ou temperatura de ebulio. Assim, a 100C a gua tem presso de vapor igual a 1 atm. Portanto, sob 1 atm a gua entra em ebulio a 100C. Por outro lado, a 20C a gua somente entra em ebulio sob uma presso de 0,024 atm.Presso de vapor Compressibilidade Equao de estado dos gases * Isotrmico, isobrico, isomtrico e adiabtico. Tensode atraodasmolculas abaixodasuperfcie.Dependotantodolquidocomodotipo de slido em contato. Experincia: agulha na superfcie da gua.Tenso superficial Exemplos: Tensosuperficialdagua:0,074N/m(20graus)a0,059N/m(100graus)insetos caminhando sobre a gua Capilaridade: gua e mercrio. 1) Se 7 mExerccios: 3 de um leo tem massa de 6300 kg, calcule sua massa especfica, densidade relativa e peso especfico nos sistemas SI e FSS. ( )( )3 3336300 1 14, 596300Massa especfica :77 1 0, 30481, 747slugm kgmftslugm= = ==( )( )( )( )3 3 3333Densidade relativa :1 14, 591000 1000 1, 941 0, 30481, 7470, 91, 94guaguaSGslugkg slugm mftslug ftSG SGslug ft== = == = 2)Calcular,emunidadesFSSeSI,opesoespecficoeamassaespecficadoara80Fe presso de 100 psia (absoluta). Dados: Rar = 1715 ft.lb/slug.R. 3 23Peso especfico : 1, 747 32, 256, 25slug ftgft slbft | || |= = ||\ .\ .=Peso especfico :RpgT =( )( )33 20, 5Massa especfica : 0, 01632, 2lb ftslugg ft ft s = = =( )2 2 22100 100 100 144001 12lb lb lbp psiin ftft= = = =( ) ( ) 459, 6 80 459, 6 539, 6T R T F R = + = + =( ) ( )( )2 2314400 32, 20, 51715 539, 6lb ft ft slbft lbslug R R ft = = ( )2 324, 448Peso especfico : 0, 5 0, 5R0, 304823, 94pg lb NT ftmNm= = = =