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FT Mec Fluidos 1 Viscosidade

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fen de transporte

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  • FACULDADES CAMPO REAL- Engenharia de Produo -

    Professor Claudinei Cerconi

  • Slidos MolecularesDEFINIO DE FLUIDO

    Fluido uma substncia que no possui forma prpria (assume o formato do recipiente) e que, se em repouso, no resiste a tenses de cisalhamento (deforma-se continuamente). Tenso de Cisalhamento a razo entre a o mdulo da componente tangencial da fora a rea da superfcie sobre a qual a fora est sendo aplicada.Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos MolecularesA Experincia das Placas

    Consideremos um fluido em repouso entre duas placas planas. Suponhamos que a placa superior em um dado instante passe a se movimentar sob a ao de uma fora tangencial

    A fora Ft, tangencial ao fluido, gera uma tenso de cisalhamento.

    O fluido adjacentes placa superior adquirem a mesma velocidade da placa (princpio da aderncia)

    As camadas inferiores do fluido adquirem velocidades tanto menores quanto maior for a distncia da placa superior (surge um perfil de velocidades no fluido). Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos Moleculares Tambm pelo princpio da aderncia, a velocidade do fluido adjacente placa inferior zero.

    Como existe uma diferena de velocidade entre as camadas do fluido, ocorrer ento uma deformao contnua do fludo sob a ao da tenso de cisalhamento.Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos MolecularesVISCOSIDADE ABSOLUTA OU DINMICA

    A definio de viscosidade est relacionada com a Lei de Newton: A tenso de cisalhamento diretamente proporcional variao da velocidade ao longo da direo normal s placas

    A relao de proporcionalidade pode ser transformada em igualdade mediante uma constante, dando origem Lei de Newton.Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos MolecularesA viscosidade dinmica () o coeficiente de proporcionalidade entre a tenso de cisalhamento e o gradiente de velocidade. O seu significado fsico a propriedade do fluido atravs da qual ele oferece resistncia s tenses de cisalhamento.

    Os fluidos que apresentam esta relao linear entre a tenso de cisalhamento e a taxa de deformao so denominados newtonianos e representam a maioria dos fluidos.

    O valor da viscosidade dinmica varia de fluido para fluido e, para um fluido em particular, esta viscosidade depende muito da temperatura. Os gases e lquidos tem comportamento diferente com relao dependncia da temperatura, conforme mostra a tabela no prximo slide:Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos Moleculares

    As unidades de viscosidade nos sistemas de unidades mais comuns so:Mecnica dos Fluidos Definies

    FluidoComportamentoFenmenoLquidoA viscosidade diminui com a temperaturaTem espaamento entre molculas pequeno e ocorre a reduo da atrao molecular com o aumento da temperatura.GasesA viscosidade aumenta com a temperaturaTem espaamento entre molculas grande e ocorre o aumento do choque entre molculas com o aumento da temperatura.

  • Slidos MolecularesSimplificao Prtica: a velocidade varia linearmente com y (para distncias entre placas pequenas).

    Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos MolecularesMASSA ESPECFICA e PESO ESPECFICO

    Massa Especfica () a massa de fluido contida em uma unidade de volume do mesmo:

    Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos MolecularesPeso Especfico () o peso (G) de uma unidade de volume de um fluido:

    Densidade a relao entre o peso especfico de uma substncia e o peso especfico da gua a uma determinada temperatura. A densidade no depende do sistema de unidades:

    Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos MolecularesVISCOSIDADE CINEMTICA

    frequente, nos problemas de mecnica dos fluidos, a viscosidade dinmica aparecer combinada com a massa especfica, dando origem viscosidade cinemtica.Mecnica dos Fluidos Definies

  • Slidos MolecularesExerccio 01 - A massa especfica de um combustvel leve 805 kg/m3. Determinar o peso especfico e a densidade deste combustvel. (considerar g = 9,8 m/s2).----------------------------------------------Exerccio 02 - Um reservatrio graduado contm 500 ml de um lquido que pesa 6 N. Determine o peso especfico, a massa especfica e a densidade do lquido.----------------------------------------------Exerccio 03 - Os tanques da figura esto totalmente preenchidos com um leo leve cuja densidade 0,82. Calcule a presso sobre a base em cada um dos casos.Mecnica dos Fluidos Definies-Exerccios

  • Slidos MolecularesExerccio 04 - A viscosidade cinemtica de um leo leve 0,033 m2/s e a sua densidade 0,86. Determinar a sua viscosidade dinmica em unidades dos sistemas Mtrico. A peso especfico da gua aproximadamente 1000 kgf/m3.----------------------------------------------Exerccio 05 - Duas placas planas paralelas esto situadas a 3 mm de distncia. A placa superior move-se com velocidade de 4m/s, enquanto que a inferior est imvel. Considerando que um leo ( = 0,15 stokes e = 905 kg/m3 ) ocupa o espao entre elas, determinar a tenso de cisalhamento que agir sobre o leo.----------------------------------------------Exerccio 06 - Uma placa retangular de 4 m por 5 m escorrega sobre o plano inclinado da figura, com velocidade constante, e se apia sobre uma pelcula de leo de 1 mm de espessura e de = 0,01 N.s/m2. Se o peso da placa 100 N, quanto tempo levar para que a sua parte dianteira alcance o fim do plano inclinado.Mecnica dos Fluidos Definies-Exerccios

  • Slidos MolecularesContinuao do exerccio 06

    ----------------------------------------------Exerccio 07 - A massa especfica de um fluido 610 kg/m3. Determinar o peso especfico e a densidade.----------------------------------------------Exerccio 08 - A viscosidade cinemtica de um leo 0,028 m2/s e sua densidade 0,9. Determinar a viscosidade dinmica no sistema mtrico.

    Mecnica dos Fluidos Definies-Exerccios

  • Slidos MolecularesExerccio 09 - Um tanque de ar comprimido contm 6 kg de ar a 80 C, com peso especfico de 38,68 N/m3. Determine o volume do tanque.

    ----------------------------------------------Exerccio 10 - O peso de 3 dm3 de uma substncia 2,7 Kgf. A viscosidade cinemtica 10-5 m2/s. Se g 10 m/s2, determine a viscosidade dinmica no sistema mtrico.

    ----------------------------------------------Exerccio 11 - Uma placa quadrada de 1 m de lado e 20 N de peso, desliza sobre uma pelcula de leo em plano inclinado de 300. A velocidade da placa constante e igual a 2 m/s. Qual a viscosidade dinmica do leo se a espessura da pelcula 2 mm ?

    Mecnica dos Fluidos Definies-Exerccios

  • Slidos MolecularesExerccio 12 - Um tanque cilndrico, de massa 50 kg, tem dimetro igual a 0,5 m e altura igual a 2,5 m. Este tanque totalmente preenchido com um lquido de peso especfico 8600 N/m3. Determine a fora necessria para imprimir uma acelerao de 2,5 m/s2 ao conjunto tanque+lquido.

    ----------------------------------------------Exerccio 13 -Uma placa quadrada de 1 m de lado e 20 N de peso, desliza sobre uma pelcula de leo em plano inclinado de 30. A partir da posio indicada na figura, necessrio um intervalo de tempo de 20 segundos para que a placa atinja o final do plano. Considerando que a espessura da pelcula de leo 2 mm, determine a viscosidade dinmica do leo.

    Figura prximo slide.Mecnica dos Fluidos Definies-Exerccios

  • Slidos MolecularesContinuao do exerccio 13.

    --------------------------------------------Exerccio 14 - Um recipiente contm 30 kg de gua ( = 9800 N/m3) e est completamente cheio. Aps algum tempo 2/3 (dois teros) da gua do recipiente consumida e o recipiente novamente completado, desta vez com um leo leve ( = 7742 N/m3) que, evidentemente, sobrenada sobre a gua. Para estas novas condies, determine a massa total de fluido ( leo + gua ) presente no recipiente.

    Mecnica dos Fluidos Definies-Exerccios

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