FÍSICA BÁSICA 2 UFBA

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

INSTITUTO DE FÍSICA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA GERAL

FIS122 – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II-E / LABORATÓRIO

TURMA – P08                        DATA: 19/08/2013

EQUIPE:        Isaque da Silva Ribeiro

Bruno Moraes Guimarães

Johnnys Araujo dos Santos

Carla Mônica c. Pereira

ESCOAMENTO DE FLÚIDOS

---

INTRODUÇÃO

O movimento de fluidos é um dos problemas de maior complexidade dentro da Física, tanto em sentido experimental quanto teórico. Esta complexidade está associada a grande quantidade de partículas envolvidas num fluido e consequentemente, para explicar tal fenômeno matematicamente, se faz necessário uma grande quantidade de variáveis.

O escoamento de fluidos pode ocorrer dentro de dois regimes: o laminar e o turbulento. No primeiro, ainda é possível descrever o movimento através de expressões matemáticas simples. Porém, no segundo é necessário utilizar os valores médios da velocidade e das flutuações em torno deste valor.

Ainda dentro do regime laminar, é preciso fazer a distinção entre se a energia dissipada durante o escoamento ou não. Quando a energia dissipada pode ser desprezada é possível utilizar a lei de Conservação de Energia (Equação de Bernoulli) para determinar a velocidade ou pressão em cada ponto do escoamento.

MATERIAL UTILIZADO

1.  Garrafa plástica

2.  Tampas perfuradas

3.  Mangueiras

4.  Régua

5.  Cronometro

6.  Água

PROCEDIMENTOS

Na primeira série de medidas consideramos orifícios de escoamento com raios diferentes

Colocamos uma garrafa tipo PET com o gargalo para baixo num suporte de madeira, que era apoiado nas extremidades de um balde. Escolhemos uma tampa perfurada com o menor raio e enroscamos no bocal. Tapamos o orifício da tampa com um dedo e enchemos a garrafa até o nível mais alto (h1=30 cm). Em seguida removemos o dedo da tampa, de modo a permitir que a água escoasse da garrafa. Disparamos o cronômetro quando o nível da água atingiu a altura h1=29 cm. Continuamos a registrar os instantes de tempo em que o nível da água passava pelas seguintes alturas  h1= 25, 21, 17, e 13 cm. Na altura  h2=10 cm paramos o cronômetro.

Com estes dados calculamos o intervalo de tempo para a água escoar de cada uma das 5 alturas  h1até o nível de referência,  h2=10cm.Registramos também o raio do orifício na folha de dados. Em seguida usamos mais quatro outras tampas com orifícios distintos e repetimos o procedimento, realizando duas medidas para o tempo de escoamento de cada uma das 5 diferentes alturas  h1. Registramos todas as medidas na folha de dados. Registramos também o raio da garrafa plástica.

Na segunda série de experimentos utilizamos as tampas com as mangueiras. Elas possuíam diferentes comprimentos L, mas o mesmo raio  r. Trabalhamos com três mangueiras, registrando os valores de L na folha de dados. Para cada uma delas repetimos o procedimento descrito na primeira parte (5 diferentes valores da altura  h1). Fez-se necessária grande atenção para que a extremidade livre da mangueira ficasse à mesma altura da base da tampa da garrafa. Registramos todos as medidas na Folha de Dados.

TRATAMENTO DOS DADOS

[pic 1] , calculados na calculadora estão na FOLHA DE DADOS.

■ Gráfico [pic 2] x [pic 3]

        Para facilitar a construção destes gráficos, foram construídas as seguintes tabelas: 

r (cm)	Δt2 (s)	h11/2 (cm1/2) Teórico	h11/2 (cm1/2) Experimental	Diferença (cm1/2)*
0.15	28.07	3.76	3.61	0.15
60.08	4.43	4.12	0.31
87.16	5.01	4.58	0.42
113.25	5.56	5.00	0.56
136.68	6.05	5.39	0.67
	Diferença média =	0.42

Para r = 0,20 cm
r (cm)	Δt2 (s)	h11/2 (cm1/2) Teórico	h11/2 (cm1/2) Experimental	Diferença (cm1/2)*
0.20	16.19	3.77	3.61	0.17
35.26	4.49	4.12	0.37
51.57	5.10	4.58	0.52
65.72	5.63	5.00	0.63
80.47	6.19	5.39	0.80
	Diferença média =	0.50
Para r = 0,25 cm
r (cm)	Δt2 (s)	h11/2 (cm1/2) Teórico	h11/2 (cm1/2) Experimental	Diferença (cm1/2)*
0.25	12.52	3.90	3.61	0.29
27.09	4.75	4.12	0.63
39.47	5.48	4.58	0.90
51.38	6.18	5.00	1.18
62.25	6.82	5.39	1.44
	Diferença média =	0.89
	Para r = 0,30 cm
	r (cm)	Δt2 (s)	h11/2 (cm1/2) Teórico	h11/2 (cm1/2) Experimental	Diferença (cm1/2)*
	0.30	8.06	3.84	3.61	0.24
	17.92	4.68	4.12	0.56
	26.71	5.42	4.58	0.84
	34.48	6.08	5.00	1.08
	42.30	6.74	5.39	1.36
		Diferença média =	0.81

Para r = 0,35 cm
r (cm)	Δt2 (s)	h11/2 (cm1/2) Teórico	h11/2 (cm1/2) Experimental	Diferença (cm1/2)*
0.35	4.55	3.69	3.61	0.08
10.14	4.33	4.12	0.21
14.92	4.88	4.58	0.30
19.54	5.41	5.00	0.41
23.55	5.87	5.39	0.49
	Diferença média=	0.30

						∑
log[m(L2+3R2)]= xi	-2,51756	-2,32901	-1,99482	-1,94233	-1,62746	-10,41118
log(T2)= yi	-1,0903	-0,8874	-0,7432	-0,7535	-0,7851	-4,25952
xi.yi	2,74492	2,06675	1,48259	1,46355	7,75782	15,51563
xi²	6,338084	5,424299	3,979305	3,772661	19,514349	39,02870

Utilizando o método dos mínimos quadrados para o ajuste da reta que melhor descreve os pontos, temos: T² = c m(L2+3R2)d.