ATPS: Mecânica de fluidos

Prof° J. Gabriel F. Simões

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MECÂNICA DOS FLUIDOS

Capítulo 1

1.1- Introdução - Aplicações

Mecânica dos fluidos é a ciência que tem por objetivo o estudo do comportamento

físico dos fluidos e das leis que regem este comportamento.

Aplicações:

Ação de fluidos sobre superfícies submersas. Ex.: barragens.

Equilíbrio de corpos flutuantes. Ex.: embarcações.

Ação do vento sobre construções civis.

Estudos de lubrificação.

Transporte de sólidos por via pneumática ou hidráulica. Ex.: elevadores

hidráulicos.

Cálculo de instalações hidráulicas. Ex.: instalação de recalque.

Cálculo de máquinas hidráulicas. Ex.: bombas e turbinas.

Instalações de vapor. Ex.: caldeiras.

Ação de fluidos sobre veículos (Aerodinâmica).

1.2- Definição de fluido

Fluido é uma substância que não tem forma própria, e que, se estiver em repouso,

não resiste a tensões de cisalhamento.

Classificação - Líquidos:  admitem superfície livre

 são incompressíveis

 indilatáveis

Gases:  não admitem superfície livre

 compressíveis

 dilatáveis

Pressão (p)

A

Fn

p =

Introdução

Definição de Fluido

Propriedades

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Tensão de cisalhamento (t )

A

t = Ft

1.3- Viscosidade absoluta ou dinâmica (m)

Princípio da aderência:

As partículas fluidas junto ás superfícies sólidas adquirem as velocidades dos pontos

das superfícies com as quais estão em contato.

Junto à placa superior as partículas do fluido têm velocidade diferente de zero.

Junto à placa inferior as partículas têm velocidade nula.

Entre as partículas de cima e as de baixo

existirá atrito, que por ser uma força tangencial

formará tensões de cisalhamento, com sentido

contrário ao do movimento, como a força de

atrito.

As tensões de cisalhamento agirão em todas

as camadas fluidas e evidentemente naquela

junto à placa superior dando origem a uma

força oposta ao movimento da placa superior.

Ft .A

A

t = Ft
= t

Vo

F

t t t

Ft

t

V1

V2

1a.

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Quando Ft = F a placa superior adquirirá movimento uniforme, com velocidade

constante o v .

Lei de Newton:

A tensão de cisalhamento t é proporcional ao gradiente de velocidade dv/dy.

O coeficiente de proporcionalidade m: viscosidade absoluta ou dinâmica.

\

dy

t = m dv

Fluidos Newtonianos: os que seguem a Lei de Newton.

Simplificação prática:

Como e é muito pequeno, na prática admite-se distribuição linear de velocidades,

segundo a normal às placas.

=

D D

AC

AB

A'C'

A'B'

ABC ~ A'B'C'

cte.

V

dy

dv 0 =

e

=

dy

dv

Mas : t = m

\ cte.

V0 =

e

t = m

Unidade de m:

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[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

1 centiPoise (cP) 0,01 Poise (P)

. . . : . / " "

. . . : . / P ( . .). Obs : P /

* : . /

.

/

,