Upload
triage
View
44
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar Unidade Acadêmica de Ciências e Tecnologia Ambiental. Fenômenos de Transporte I Aula teórica 02. Professora: Érica Cristine ( [email protected] ) Curso: Engenharia Ambiental e de Alimentos. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Professora: Érica Cristine ([email protected] )
Curso: Engenharia Ambiental e de Alimentos
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECentro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar
Unidade Acadêmica de Ciências e Tecnologia Ambiental
Fenômenos de Transporte I Aula teórica 02
1
2
Dimensões e Unidades
Definição de fluido
Hipótese do contínuo
3
Dimensões e Unidades
4
Erro da Nasa pode ter destruído sonda
Para muita gente, as unidades em problemas de Física representamum mero detalhe sem importância. No entanto, o descuido ou a confusão com unidades pode ter conseqüências catastróficas, como aconteceu recentemente com a NASA. A agência espacial americana admitiu que a provável causa da perda de uma sonda enviada a Marte estaria relacionada com o problema de conversão de unidades.Foi fornecido ao sistema de navegação da sonda o raio da órbita em metros, quando, na verdade, este valor deveria estar em pés. O raio de uma órbita segura para a sonda seria r = 2,1 x 105 m, mas o sistema de navegação interpretou esse dado como sendo em pés. Como o raio da órbita ficou menor, a sonda desintegrou-se devido ao calor gerado pelo atrito com a atmosfera marciana.
Folha de São Paulo, 1 out. 1999.
5
A sonda custou 125 milhões de dólares
O melhor time de navegadores espaciais do mundo acabou com uma nave caríssima por causa da teimosia dos Estados Unidos e de
outros países de origem anglo-saxã em manter esse sistema de medidas criado há oito séculos e que já deveria ter virado peça de
museu.
Quando se leva em conta a origem do
sistemas então, parece piada. Houve um tempo
em que a jarda era a distância que ia do
nariz à extremidade do braço esticado do rei no poder, senhor de todos os padrões. O pé era
exatamente do tamanho do pé real e a polegada
ia pelo mesmo caminho, vinculada ao
dedo do soberano.Revista Veja, edição 1618, 06/10/1999
SISTEMA MLtTM massa
L comprimento
t tempo
T temperatura
Dimensões básicasSISTEMA FLtTF força
L comprimento
t tempo
T temperatura
SISTEMA FMLtT
F força
M massa
L comprimento
t tempo
T temperatura
Sistema internacional de Unidades -
SI
Sistema Gravitacional Britânico - GB
Sistema Inglês de
Engenharia - EE
7
SISTEMA INTERNACIONAL – SIAdotado oficialmente pela décima-primeira Conferência Geral de Pesos e Medidas, em 1960
Tem sido adotado em quase todo o mundo mais de 30 países declararam o SI como único sistema legalmente aceito
Sistemas de unidades
SISTEMA INTERNACIONAL – SIComprimento metro – mTempo segundo – sMassa quilograma – kgTemperatura Kelvin – KForça Newton – NTrabalho Joule - JAceleração da gravidade padrão g=9,807 m/s²
Sistemas de unidades
1N=(1kg)(1m/s2)
K=°C+273,15
1J=1N.m
SISTEMA INTERNACIONAL – SI
Sistemas de unidades
SISTEMA BRITÂNICO GRAVITACIONALComprimento pé – ftTempo segundo – sMassa slugTemperatura Fahrenheit –°FForça libra-força – lbfAceleração da gravidade padrão g=32,174 ft/s²
Sistemas de unidades
°R=°F+459,67
1lbf=(1slug)(1ft/s²)
Sistema Inglês de Engenharia – EE Massa (lbm)
Tabelas de conversão de unidadesMedidas de comprimento Medidas de
Área
12
Tabelas de conversão de unidadesMedidas de Volume Medidas de Massa
13
Tabelas de conversão de unidadesMedidas de Tempo Medidas de
Força
14
Tabelas de conversão de unidadesMedidas de Energia Medidas de
Potência
Medidas de Temperatura
15
Tabelas de conversão de unidadesMedidas de Pressão
Medidas de Viscosidade Dinâmica
16
17
Definições de Fluido
O QUE É UM FLUIDO?
18
Fluido é a substância que se deforma continuamente sob a ação de uma tensão cisalhante (tangencial) por
menor que seja a tensão de cisalhamento aplicada
Mas, O QUE É TENSÃO?
Noção de tensão
19
O fluido é um meio material que não
resiste à aplicação de forças pontuais
Força aplicada sobre uma superfície é a
base do conceito de tensão
Importante: quando se deseja aplicar uma força a um fluido, ou
dele receber uma força, deve haver
sempre uma superfície interveniente
ENTÃO, VOLTANDO AO CONCEITO:
20
Fluido é a substância que se deforma continuamente sob a ação de uma tensão
cisalhante (tangencial) por menor que seja a tensão de cisalhamento aplicada
Força por unidade de
área
Tensão normal
Tensão tangencial (ou
de cisalhamento)
Unidades: N/m² ; kgf/cm²
ENTÃO, VOLTANDO AO CONCEITO:
21
Fluido é a substância que se deforma continuamente sob a ação de uma tensão
cisalhante (tangencial) por menor que seja a tensão de cisalhamento aplicada
Película de óleo deforma-se continuamente, com o dedo
indicador deslizando-se sobre o polegar
Borracha deforma-se limitadamente,
atingindo o equilíbrio estático
22
Importante: só é considerado fluido se não resistir a tensão
tangencial, por menor que seja!!!
MEL- Altas temperaturas: comporta-se como fluido- Baixas temperaturas: passa a resistir a tensões
tangenciais, deformando limitadamente, atingido equilíbrio estático
A rigor, o mel não pode ser considerado um fluido
FLUIDOS X SÓLIDOS
O fluido não resiste a esforços tangenciais por
menores que estes sejam, o que implica que
se deformam continuamente.
Já os sólidos, ao serem solicitados por
esforços, podem resistir, deformar-se e
ou até mesmo cisalhar.
FLUIDOS X SÓLIDOSOs sólidos resistem às forças de cisalhamento até o seu limite elástico ser alcançado (este
valor é denominado tensão crítica de cisalhamento), a partir da qual experimentam uma deformação irreversível, enquanto que os
fluidos são imediatamente deformados irreversivelmente, mesmo para pequenos
valores da tensão de cisalhamento.
FLUIDOS X SÓLIDOSA diferença fundamental entre sólido e fluido está relacionada com a estrutura
molecular, já que para o sólido as moléculas sofrem forte força de
atração, isto mostra o quão próximas se encontram e é isto também que garante
que o sólido tem um formato próprio, isto já não ocorre com o fluido que apresenta as moléculas com um certo grau de
liberdade de movimento, e isto garante que apresentam uma força de atração pequena e que não apresentam um
formato próprio.
Então, qual a forma que os fluidos assumem?
ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA:
26
Os fluidos assumem a forma do recipiente, só que enquanto os líquidos
admitem uma superfície livre, os gases preenchem
totalmente o recipiente
27
Ou seja:Líquidos – apesar de
não ter um formato próprio, apresentam um volume próprio,
isto implica que podem apresentar
uma superfície livre.
Gases– além de apresentarem forças
de atração desprezível, não
apresentarem nem um formato próprio e
nem um volume próprio, isto implica que ocupam todo o
volume a eles oferecidos.
29
A hipótese do Contínuo
Hipótese do ContínuoTodos os materiais são constituídos de
moléculasO estudo das propriedades de um fluido a partir
do comportamento de suas moléculas consiste no enfoque molecular
O estudo de um fluido a partir deste enfoque molecular é de difícil solução matemática
Por esta razão é conveniente tratar o fluido como um meio contínuo
A matéria tem estrutura descontínua, sendo caracterizada pela existência de enormes vaziosPara vencer este obstáculo,
formula-se a hipótese do contínuo
Hipótese do ContínuoA hipótese do contínuo consiste em abstrair-se
da composição molecular e sua conseqüente descontinuidade;
Ou seja, por menor que seja uma divisão de um fluido esta parte isolada deverá apresentar as mesmas propriedades que a matéria como um todo;
A hipótese do contínuo permite estudar as propriedades dos fluidos através do cálculo diferencial e(ou) integral, uma vez que continuidade é fundamental na teoria do cálculo.
Hipótese do ContínuoDe acordo com esta hipótese:
Os fluidos são meio contínuos;A cada ponto do espaço corresponde um ponto do
fluido;Não existem vazios no interior do fluido;Despreza-se a mobilidade das moléculas e os
espaços intermoleculares;As grandezas: massa específica, volume
específico, pressão, velocidade e aceleração, variam continuamentes dentro do fluido (ou são constantes).
Hipótese do ContínuoO modelo de meio contínuo tem validade
somente para um volume macroscópico no qual exista um número muito grande de partículas;
Ou seja, aplica-se para a maioria dos fluidos, pois o espaçamento entre as moléculas é muito pequeno:Líquido espaçamentos
intermoleculares, a pressão e temperatura normais, da ordem de
10-7 mm ≈ 1021 moléculas/mm³
Gases espaçamentos intermoleculares, a
pressão e temperatura normais, da ordem de
10-6 ≈ 1018
moléculas/mm³
Hipótese do ContínuoMAS Não se aplica, por exemplo, ao
estudo de gases rarefeitos, como no caso de escoamentos hipersônicos e tecnologia de alto vácuo, por exemplo. Neste caso, os problemas deverão ser estudados do ponto de vista microscópicoNestes casos, o
espaçamento entre as moléculas de ar pode ser
tão grande que o conceito do meio
contínuo deixa de ser válido