TrabalhosGratuitos.com - Trabalhos, Monografias, Artigos, Exames, Resumos de livros, Dissertações
Pesquisar

Relatório Fluidos

Por:   •  1/5/2016  •  Trabalho acadêmico  •  3.063 Palavras (13 Páginas)  •  297 Visualizações

Página 1 de 13
  1. INTRODUÇÃO

A matéria é normalmente classificada como um dos três estados: sólido, líquido ou gás. Muitas vezes, esse sistema de classificação é estendida para incluir um quarto estado da matéria, chamada de plasma. A experiência cotidiana nos diz que um sólido tem um volume e forma definitiva. Um líquido tem um volume definido, mas sem forma definida. Um gás difere a partir de sólidos e líquidos em que ele não tem nem volume definido nem uma forma definida

  1. REFERENCIAL TEÓRICO

Um fluido, em contraste com a forma de um sólido, é uma substância que pode fluir. Os fluidos tomam a forma de qualquer recipiente em que colocá-los como os gases e os líquidos. Eles fazem isso porque um fluido não é possível manter uma força que é tangencial à sua superfície. Quando discutimos corpos rígidos, estamos preocupados com as particulares concentrações da matéria. As grandezas físicas que encontramos útil são a massa e a força.

Com os fluidos, estamos mais interessados numa substância sem forma definida e em propriedades que podem variar de um ponto a outro dessa substância. É mais útil falar em densidade e pressão do que de massa e força.

  1. Hidrostática

  1. 2.1.1 Densidade

A densidade de um corpo define-se como o quociente entre a massa e o volume desse corpo .
[pic 1]

Desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em um determinado volume. A unidade de densidade no SI é quilograma por metro cúbico (kg/m³). A densidade se refere a um objeto que pode ser composto de diversos materiais. A massa específica é referente a um único material, mas para líquidos e gases as expressões densidade e massa específica acabam sendo utilizadas como sinônimos.

  1. 2.1.2 Pressão

Quando um fluido tal como a água está em contacto com uma superfície sólida, o fluido exerce uma força normal (perpendicular) à superfície em cada ponto sobre a superfície. A força por unidade de área é chamada a pressão do fluido:

[pic 2]

Pressão é uma quantidade escalar, porque é proporcional à magnitude da força sobre a superfície. A unidade SI de pressão é o newton por metro quadrado (), que é chamado a pascal (Pa):                                           [pic 3]

[pic 4]

Agora considere um líquido de densidade  em repouso, como mostrado na Figura 1 : [pic 6]                 [pic 7][pic 5]

Segundo Serway (2013) que  é uniforme em todo o líquido, o que significa que o líquido é incompressível. Deixe-nos selecionar uma parcela do líquido contido dentro de um bloco imaginário de área seccional A que se estende desde a profundidade  para a profundidade . O líquido externo para o nosso bloco exerce forças em todos os pontos da superfície do bloco, sempre perpendicular à superfície. A pressão exercida pelo líquido sobre a face inferior do bloco é P, e a pressão sobre a face superior é . Portanto, a força para cima exercida pelo fluido no lado de fora do fundo do bloco tem uma magnitude PA, e a força descendente exercida sobre o topo do bloco tem uma magnitude . A massa de líquido do bloco é; portanto, o peso do líquido no bloco é de . Como o bloco está em repouso, ele pode ser modelado como uma partícula em equilíbrio, de modo que a força resultante deve ser zero. Escolhendo para cima para ser a direção y positivo, vemos que:[pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

                                                          (2)[pic 17]

Esta equação demonstra a variação da pressão com a profundidade. Se o líquido é aberto para a atmosfera e  é a pressão na superfície do líquido, então,  é a pressão atmosférica.[pic 18][pic 19]

[pic 20]

Essa implica que a pressão é a mesma em todos os pontos que têm a mesma profundidade, independente da forma do recipiente.

  1. 2.1.3 Empuxo

Quando um objeto é mergulhado em água, ao ser submerso, desloca um volume de água igual ao seu próprio volume, já que dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar. O objeto sofre uma força contrária, devido ao deslocamento da massa de água que tem o mesmo volume do objeto. A força atuante de baixo para cima é denominada empuxo e ela é uma resultante da pressão hidrostática exercida pelo líquido, como mostra a Figura 2. Entende-se por pressão hidrostática - a força exercida pela água sobre a superfície de um objeto mergulhado. Essa pressão aumenta com a profundidade, portanto, a resultante é uma força de baixo para cima.

[pic 21][pic 22]

Se          e          então:
[pic 23][pic 24][pic 25]

                                                           (3)[pic 26]

Onde  é o volume do fluido deslocado pelo objeto. Como o produto  é igual a massa deslocada do fluido, então:[pic 27][pic 28]

                                                                   (4)[pic 29]

“A magnitude da força de empuxo sobre um objeto é sempre igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto”. Esta afirmação é conhecida como Princípio de Arquimedes.

O efeito do empuxo também faz com que o objeto mergulhado na água pareça pesar menos do que fora dela. Esse “menor peso” é chamado de peso aparente, definido como o peso do objeto menos o empuxo, ou seja, menos o peso do mesmo volume em água.

[pic 30]

[pic 31]

Substituindo as massas pela relação (densidade . volume), pode-se determinar a densidade de um material por meio do seu peso aparente:

[pic 32]

Como o volume do objeto é igual ao volume de água deslocado.

                                         (5)[pic 33]

A partir dessa expressão podemos perceber que, se o objeto tem densidade maior do que a água, seu peso aparente será positivo, ou seja, ele afundará. Por outro lado, se a densidade do objeto for menor do que a da água, seu peso aparente será negativo e ele irá boiar.

  1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Materiais: Cilindro com um recipiente; suporte com uma haste; linha; dinamômetro; Becker e uma rocha.

1ª parte: Determinação do empuxo a partir da diferença de pressões nas faces de um cilindro

Mediu-se as dimensões do cilindro e encheu-se o Becker com água. O cilindro foi pendurado e mergulhado na água, após o cálculo da área da base. Determinou-se a pressão da face superior e inferior, calculou-se a diferença de pressão e força que age sobre o bloco para cima.

...

Baixar como (para membros premium)  txt (16.4 Kb)   pdf (317.6 Kb)   docx (325.9 Kb)  
Continuar por mais 12 páginas »
Disponível apenas no TrabalhosGratuitos.com