Text of Mecânica dos Fluidos Introdução Propriedades Básicas dos Fluidos
Slide 1
Mecnica dos Fluidos Introduo Propriedades Bsicas dos Fluidos
Slide 2
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Introduo Mecnica: Cincia que estuda o equilbrio e o movimento de corpos slidos, lquidos e gasosos, bem como as causas que provocam este movimento; Em se tratando somente de lquidos e gases, que so denominados fluidos, recai-se no ramo da mecnica conhecido como Mecnica dos Fluidos.
Slide 3
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Introduo Mecnica dos Fluidos: Cincia que trata do comportamento dos fluidos em repouso e em movimento. Estuda o transporte de quantidade de movimento nos fluidos. Exemplos de aplicaes: O estudo do comportamento de um furaco; O fluxo de gua atravs de um canal; As ondas de presso produzidas na exploso de uma bomba; As caractersticas aerodinmicas de um avio supersnico;
Slide 4
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Por que estudar Mecnica dos Fluidos? fluido O conhecimento e entendimento dos princpios e conceitos bsicos da Mecnica dos Fluidos so essenciais na anlise e projeto de qualquer sistema no qual um fluido o meio atuante
Slide 5
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Por que estudar Mecnica dos Fluidos? O projeto de todos os meios de transporte requer a aplicao dos princpios de Mecnica dos Fluidos. Exemplos: as asas de avies para vos subsnicos e supersnicos mquinas de grande efeito aerobarcos pistas inclinadas e verticais para decolagem cascos de barcos e navios projetos de submarinos e automveis
Slide 6
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Por que estudar Mecnica dos Fluidos? Projeto de carros e barcos de corrida (aerodinmica); Sistemas de propulso para vos espaciais; Sistemas de propulso para fogos de artifcio; Projeto de todos os tipos de mquinas de fluxo incluindo bombas, separadores, compressores e turbinas; Lubrificao; Sistemas de aquecimento e refrigerao para residncias particulares e grandes edifcios comerciais;
Slide 7
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Por que estudar Mecnica dos Fluidos? O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma (1940) evidencia as possveis conseqncias que ocorrem, quando os princpios bsicos da Mecnica dos Fluidos so negligenciados; A ponte suspensa apenas 4 meses depois de ter sido aberta ao trfego, foi destruda durante um vendaval; Inicialmente, sob a ao do vento, o vo central ps- se a vibrar no sentido vertical, passando depois a vibrar torcionalmente, com as tores ocorrendo em sentido oposto nas duas metades do vo. Uma hora depois, o vo central se despedaava
Slide 8
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Por que estudar Mecnica dos Fluidos?
Slide 9
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Por que estudar Mecnica dos Fluidos? O sistema de circulao do sangue no corpo humano essencialmente um sistema de transporte de fluido e como conseqncia o projeto de coraes e pulmes artificiais so baseados nos princpios da Mecnica dos Fluidos; O posicionamento da vela de um barco para obter maior rendimento com o vento e a forma e superfcie da bola de golfe para um melhor desempenho so ditados pelos mesmos princpios.
Slide 10
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Aceno Histrico At o incio do sculo o estudo dos fluidos foi efetuado essencialmente por dois grupos Hidrulicos e Matemticos; Os Hidrulicos trabalhavam de forma emprica, enquanto os Matemticos se concentravam na forma analtica; Posteriormente tornou-se claro para pesquisadores eminentes que o estudo dos fluidos deve consistir em uma combinao da teoria e da experincia;
Slide 11
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Importncia Nos problemas mais importantes, tais como: Produo de energia Produo e conservao de alimentos Obteno de gua potvel Poluio Processamento de minrios Desenvolvimento industrial Aplicaes da Engenharia Medicina Sempre aparecem clculos de: Perda de carga Foras de arraste Trocas de calor Troca de substncias entre fases
Slide 12
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Importncia Desta forma, torna-se importante o conhecimento global das leis tratadas no que se denomina Fenmenos de Transporte.
Slide 13
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Os Fenmenos de Transporte na Engenharia Engenharia Civil e Arquitetura Engenharia Civil e Arquitetura Constitui a base do estudo de hidrulica e hidrologia e tem aplicaes no conforto trmico em edificaes
Slide 14
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Os Fenmenos de Transporte na Engenharia Engenharias Sanitria e Ambiental Engenharias Sanitria e Ambiental Estudos da difuso de poluentes no ar, na gua e no solo
Slide 15
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Os Fenmenos de Transporte na Engenharia Engenharia Mecnica Engenharia Mecnica Processos de usinagem, processos de tratamento trmico, clculo de mquinas hidrulicas, transferncia de calor das mquinas trmicas e frigorficas e Engenharia aeronutica
Slide 16
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Os Fenmenos de Transporte na Engenharia Engenharia Eltrica e Eletrnica Engenharia Eltrica e Eletrnica Importante nos clculos de dissipao de potncia, seja nas mquinas produtoras ou transformadoras de energia eltrica, seja na otimizao do gasto de energia nos computadores e dispositivos de comunicao;
Slide 17
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Quais as diferenas fundamentais entre fluido e slido? Fluido mole e deformvel Slido duro e muito pouco deformvel
Slide 18
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Passando para uma linguagem cientfica: A diferena fundamental entre slido e fluido est relacionada com a estrutura molecular: Slido: as molculas sofrem forte fora de atrao (esto muito prximas umas das outras) e isto que garante que o slido tem um formato prprio; Fluido: apresenta as molculas com um certo grau de liberdade de movimento (fora de atrao pequena) e no apresentam um formato prprio.
Slide 19
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Fluidos:Lquidos e Gases Lquidos: - Assumem a forma dos recipientes que os contm; - Apresentam um volume prprio (constante); - Podem apresentar uma superfcie livre;
Slide 20
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Gases e vapores: -apresentam foras de atrao intermoleculares desprezveis; - no apresentam nem um formato prprio e nem um volume prprio; - ocupam todo o volume do recipiente que os contm. Fluidos:Lquidos e Gases
Slide 21
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Teoria Cintica Molecular Qualquer substncia pode apresentar-se sob qualquer dos trs estados fsicos fundamentais, dependendo das condies ambientais em que se encontrarem
Slide 22
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Estados Fsicos da Matria
Slide 23
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Fluidos De uma maneira geral, o fluido caracterizado pela relativa mobilidade de suas molculas que, alm de apresentarem os movimentos de rotao e vibrao, possuem movimento de translao e portanto no apresentam uma posio mdia fixa no corpo do fluido.
Slide 24
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Fluidos x Slidos A principal distino entre slido e fluido, pelo comportamento que apresentam em face s foras externas. Por exemplo, se uma fora de compresso fosse usada para distinguir um slido de um fluido, este ltimo seria inicialmente comprimido, e a partir de um certo ponto ele se comportaria exatamente como se fosse um slido, isto , seria incompressvel.
Slide 25
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Fatores importantes na diferenciao entre slido e fluido O fluido no resiste a esforos tangenciais por menores que estes sejam, o que implica que se deformam continuamente. F
Slide 26
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) J os slidos, ao serem solicitados por esforos, podem resistir, deformar-se e ou at mesmo cisalhar. Fatores importantes na diferenciao entre slido e fluido
Slide 27
Departamento de Engenharia de Recursos Naturais UFCG (www.hidro.ufcg.edu.br) Fluidos x Slidos Os slidos resistem s foras de cisalhamento at o seu limite elstico ser alcanado (este valor denominado tenso crtica de cisalhamento), a partir da qual experimentam uma deformao irreversvel, enquanto que os fluidos so imediatamente deformados irreversivelmente, mesmo para pequenos valores da tenso de cisalhamento.
