Relatorio De Mecanica De Fluidos

Título: pressão em um ponto de um líquido em equilíbrio

1. Objetivos gerais:

Ao término destas atividades o aluno deverá ser capaz de:

- Operara com um manômetro de tubo aberto, usando água com líquido manométrico;

- Reconhecer que “a pressão num ponto situado a uma profundidade “h”, de um líquido em equilíbrio, é igual à pressão que atua sobre a superfície livre do líquido mais o produto do peso específico pela profundidade do ponto”;

- Utilizar convenientemente o conhecimento da expressão acima;

- Reconhecer que: “Dois pontos situados no mesmo nível de um líquido em equilíbrio suportam pressões iguais”.

2. Material necessário:

- Um painel hidrostático FR2 composto por:

- painel manométrico;

- escala submersível;

- escala milímetrada acoplável ao painel;

- haste de sustentação;

- tripé com sapatas niveladoras amortecedoras antiderrapantes;

- uma pinça de Morh;

- uma seringa descartável 10 mL;

- um prolongador para seringa (7);

- 50 mL de água colorida para manômetro;

- um termômetro;

- um copo de Becker;

- um esmalte incolor (para unhas) para eliminar um possível vazamento;

- um pano para limpeza;

- um barômetro.

3. Fundamentos teóricos:

A Terra se encontra envolvida por uma camada de gases, chamada atmosfera, que exerce sobre a superfície terrestre uma pressão denominada pressão atmosférica (P atm).

A pressão pode ser medida por instrumentos chamados manômetros e o manômetro especial que mede a pressão atmosférica é denominado de barômetro.

Nesta atividade, utilizaremos manômetros de tubo de vidro conhecidos por manômetros de tubo aberto (seu funcionamento será visto mais tarde em outras experiências) no momento, sugerimos que vejam, no manômetro de tubo aberto, apenas um medidor de pressão.

 

3.1 Como ler a Pressão Manométrica (não absoluta) no Manômetro de tubo aberto:

Observação: Se atenha principalmente ao lado direito do painel onde se encontra o manômetro que será utilizado a seguir.

O manômetro de tubo aberto é basicamente um tubo de vidro em forma de U, com uma porção líquida no seu interior (trecho yy’). O prolongamento de um dos seus ramos se encontra no interior do recipiente cuja pressão é (P1) se pretende medir enquanto que a outra fica livre e em contato com a camada atmosférica (Patm).

No equilíbrio, o valor da pressão manométrica (Pm) que atua na superfície do líquido manométrico, do lado fechado y, é a mesma que atua no ponto P1 no interior do recipiente e dada pela seguinte relação:

onde:

 = massa específica do líquido que o manômetro contém (líquido manométrico).

g = aceleração da gravidade no local;

h = desnível existente no líquido manométrico (entre y e y’).

Como utilizaremos água no interior deste manômetro, a pressão manométrica (diferença entre a pressão que atua no ponto a ser medido e a pressão atmosférica) será fornecida pela seguinte relação:

Observe que para cada milímetro de desnível h, entre os pontos y e y’, corresponde uma pressão manométrica de (aproximadamente) 9,81 N/m2 (neste manômetro), logo:

Onde h é o valor numérico do desnível, em milímetros.

Observação: Caso queira trabalhar com a pressão absoluta, some algebricamente a pressão atmosférica e a manométrica: P absoluta = P atm = P m.

3.2 A Formação de Meniscos:

Dentro de um manômetro podem existir diferentes líquidos manométricos como: mercúrio, água, etc. Nestes casos, as camadas superficiais do mercúrio (Hg), da água (H2O), etc, adquirirão uma das formas representadas ao lado.

As moléculas que formam a camada superficial dos líquidos ficam sujeitas à ação da força de coesão molecular, que mantém as moléculas do líquido próximas entre si, e da força de adesão molecular, que tende a atrair as moléculas do líquido contra as paredes do vaso.

a) Quando a força de coesão for maior do que a força de adesão, como no vaso do mercúrio, o líquido não molha o sólido (parede do vaso) e a superfície líquida livre, toma a forma convexa da figura 3, denominada “menisco convexo”. Portanto, ao verificar o nível de um menisco convexo, faça-o pela parte mais alta.

b) no caso da força de coesão ser menor que a força de adesão, como no caso da água, o líquido molha o sólido (paredes do vaso) e a superfície líquida livre, toma a forma côncava da figura 4 e é denominada “menisco côncavo”. Ao verificar o nível de um menisco côncavo, faça-o pela sua parte mais baixa.

 

4. Montagem:

Monte o conjunto conforme a figura 1, sem o copo Becker com água.

A escala principal milímetrada (detalhe à esquerda da figura) deve ser fixada ao painel, para isto, retire as porcas recartilhadas existentes nos extremos dos parafusos deixando os “tubos de plástico” (eles servirão para afastar a régua do painel, protegendo os vidros). Passe o primeiro parafuso pelo pequeno furo existente entre as posições2 e e3 do painel e o segundo pelo orifício verticalmente abaixo

Figura 1

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