Mecânica De Fluidos

Um fluido ao contrário de um sólido é uma substância que escoa. O princípio de Arquimedes afirma que quando um corpo esta total ou parcialmente submerso em um fluído, o fluído ao redor exerce uma força de empuxo sobre o corpo. Quando um corpo é mais denso que um líquido e está totalmente imerso nesse líquido, o valor do seu peso dentro desse líquido é aparentemente menor que no ar. Este trabalho teve por objetivo determinar a massa específica de um de um corpo de imersão e de uma solução saturada e água e sal através do princípio de Arquimedes. Utilizou-se um sistema contendo uma proveta de 1000 ml, um dinamômetro de mola 2N e um corpo de imersão. O resultado obtido da massa específica do corpo de imersão foi 1223,04361 kg/m³, e da solução saturada de água e sal foi 1256,428571 kg/m3.

1. INTRODUÇÃO

1.1 Fluídos

Um fluido em contraste com um sólido é uma substância que pode escoar. Fluidos se ajustam aos limites de qualquer reservatório em que os coloquemos. Eles se comportam dessa forma porque não conseguem suportar uma força tangencial a sua superfície (ou seja, uma tensão cisalhante).

Para encontrarmos a massa específica ρ de um fluido em qualquer ponto, isolamos um pequeno elemento de volume ∆V ao redor desse ponto e medimos a massa ∆m do fluido contida dentro desse elemento. A massa específica é então:

ρ =∆m/∆V

A massa específica em qualquer ponto em um fluido é o limite desta razão quando o elemento de volume ∆V nesse ponto é cada vez menor. Na prática, supomos que uma amostra de fluido é grande comparada com as dimensões atômicas e, portanto é ''suave'' (com massa específica uniforme), e não ''pedaçuda'' com átomos. Esta hipótese nos permite escrever:

ρ =m/V (massa específica uniforme)

onde m e V são a massa e o volume da amostra.

A massa específica é uma propriedade escalar; sua unidade SI é o quilograma por metro cúbico kg/m3.

A diferença entre densidade e massa específica fica bem clara quando falamos de objetos ocos. Neste caso a densidade leva em consideração o volume completo e a massa específica apenas a parte que contêm substância.

A densidade da salmoura é de 1230 Kg/cm3 á temperatura de 15oC.

O princípio de Arquimedes afirma que quando um corpo está total ou parcialmente submerso em um fluído, o fluido ao redor exerce uma força de empuxo Fe sobre o corpo. A força está dirigida para cima e possui uma densidade igual ao peso mfg do fluido que foi deslocado pelo corpo.

Fe=mfg (força de empuxo),

Onde mf é a massa do fluido que é deslocado pelo corpo.

Quando um corpo está totalmente imerso num líquido qualquer, podemos ter as seguintes condições:

se ele permanece parado no ponto em que foi colocado, a intensidade da força de impulsão é igual a intensidade da força peso;

se ele afundar, a intensidade da força de impulsão é menor que a intensidade da força peso;

se ele for levado para a superfície, a intensidade da força de impulsão é maior do que a intensidade da força peso.

O princípio de Arquimedes se resume a:

Como a força peso do corpo é dada pelo produto da massa pela aceleração da gravidade mg. Podemos enunciar o seguinte critério:

Vρ < m O corpo afunda,

Vρ = m o corpo fica em equilíbrio metaestável,

Vρ > m o corpo sobe à tona.

Quando um corpo mais denso que um líquido é totalmente imerso nesse líquido, observamos que o valor do seu peso, dentro desse líquido, é aparentemente menor que no ar. A diferença entre o valor do peso real e do peso aparente corresponde à impulsão exercida pelo líquido: