Atps Mecanica De Fluidos

Anhanguera Educacional

Engenharia de Produção Mecânica

Unidade 2

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

ATPS MECÂNICA DOS FLUÍDOS

Alunos:

Letícia Santos Rosa de Paula Ra: 1099563292

5º B

Mecânica dos fluidos

Professor: Fernando Kublai Hung Miranda

TAUBATÉ- SP

2012

Etapa 3

Fluidos estáticos

Um fluido pode ser considerado estático quando não está sujeito a nenhuma força de cisalhamento; isso acontece em duas situações:

 quando o fluido está parado

 quando o fluido está em movimento mas seu comportamento pode ser aproximado pelo de um corpo rígido

Nesse caso, as únicas forças a serem consideradas são a pressão externa P aplicada e o peso do próprio líquido. A análise usa geralmente o enfoque Lagrangeano. Os eixos coordenados são escolhidos de modo que o fluido esteja estacionário em relação a eles, e o eixo Z seja vertical e orientado para cima. Deformações nos elementos de volume podem ser desprezadas.

A equação básica da estática dos fluidos é a lei de Stevin

Ela deve ser integrada e condições de contorno aplicadas de forma a obter-se o campo de pressões no fluido. Por convenção, a pressão é positiva quando orientada na direção do elemento de volume (ou seja, representando uma força de compressão).

Fluidos incompressíveis

Em um fluido incompressível, é constante. Considerando a gravidade constante, a integração da equação resulta em

onde é a pressão em .

Líquidos

Nas aplicações práticas, quando se trata de um líquido, fazem-se três escolhas de forma a simplificar os cálculos:

 fica localizado num ponto que esteja à pressão atmosférica

 inverte-se o sentido do eixo Z, de maneira a apontar para baixo

 trabalha-se com pressões manométricas, em lugar de pressões absolutas

Dessa forma, para evitar confusões, a variável z é substituída pela variável h. A expressão básica se torna então:

Em problemas envolvendo circuitos de tubulações, com trechos de profundidade hi preenchidos por líquidos diversos de densidade , a pressão pode ser calculada através da equação

Fluidos compressíveis

Para esse tipo de fluido, não pode ser considerado constante. Antes de integrar a a equação básica é preciso, portanto, expressar como a densidade varia. Para os gases, um dos meios usado é a equação de estado, geralmente a equação de estado do gás ideal

O uso de equaçãoes de estado requer a introdução de uma nova variável no problema, geralmente a temperatura. Ou seja, é preciso expressar T em função de outra variável (pressão, profundidade, altitude, etc.)

Atmosfera

No caso especial de problemas que envolvem a atmosfera terrestre, quatro enfoques diferentes são comumente usados:

 considerar a densidade constante

Então

A temperatura é dada então por

 considerar a temperatura constante

Então

 considerar a temperatura variando linearmente com a altitude

Então

Observe-se que, quando , cairemos no caso da densidade constante, analisado anteriormente.

 considerar a atmosfera um sistema adiabático

Essa hipótese é razoável, uma vez que o ar é um mau condutor de calor. Assim, quando um elemento de volume sofre convecção, movendo-se para cima, expandindo-se, resfriando-se, movendo-se para baixo, contraindo-se, aquecendo-se e movendo-se para cima novamente, ele permanece o tempo todo em equilíbrio termodinâmico. O processo é, então, reversível, e pode-se aplicar a relação termodinâmica da dilatação adiabática do gás ideal

Assim:

Com esta simulação podemos comprovar a equação fundamental da estática de fluidos, então, que a pressão varia linearmente com a altura. Ao mesmo tempo, podemos ver como funciona um manômetro.

Conectamos um