Mecânica Dos Fluidos

UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP – DISTRITO FEDERAL

Disciplina: Mecânica dos Fluidos

Mecânica dos Fluidos

Brasília, Novembro de 2014.

Introdução

A mecânica dos fluidos é a parte da mecânica que estuda e analisa o comportamento dos líquidos tanto em equilíbrio quanto em movimento. Obviamente, o escopo da mecânica dos fluidos abrange um vasto conjunto de problemas. Muitas questões interessantes podem ser resolvidas se utilizarmos modelos simples de mecânica dos fluidos.

A lista das possíveis aplicações práticas, e também das perguntas envolvidas, é infindável; mas todas elas têm um ponto em comum, a mecânica dos fluidos. Assim torna-se muito importante o conhecimento desta disciplina.

1- Definição de Mecânica dos Fluidos, Conceitos Fundamentais e Sistema Internacional de Unidades.

Definição de Mecânica dos Fluidos.

A mecânica dos fluidos é o ramo da mecânica que estuda o comportamento físico dos fluidos e suas propriedades. Os aspectos teóricos e práticos da mecânica dos fluidos são de fundamental importância para a solução de diversos problemas encontrados habitualmente na engenharia, sendo suas principais aplicações destinadas ao estudo de escoamentos de líquidos e gases, máquinas hidráulicas, aplicações de pneumática e hidráulica industrial, sistemas de ventilação e ar condicionado além de diversas aplicações na área de aerodinâmica voltada para a indústria aeroespacial.

O estudo da mecânica dos fluidos é dividido basicamente em dois ramos, a estática dos fluidos e a dinâmica dos fluidos. A estática dos fluidos trata das propriedades e leis físicas que regem o comportamento dos fluidos livre da ação de forças externas, ou seja, nesta situação o fluido se encontra em repouso ou então com deslocamento em velocidade constante, já a dinâmica dos fluidos é responsável pelo estudo e comportamento dos fluidos em regime de movimento acelerado no qual se faz presente a ação de forças externas responsáveis pelo transporte de massa.

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).

Conceitos fundamentais.

A definição de fluido é introduzida, normalmente, pela comparação dessa substância com um sólido. Fluido é uma substância que não têm uma forma própria, assume a forma do recipiente. Feito experiências mais complexas, chega-se a conclusão que fluidos é uma substância que se deforma continuamente, quando submetida a uma força tangencial constante qualquer ou, em outras palavras, fluido é uma substância que, submetida a uma força tangencial constante, não atinge uma nova configuração de equilíbrio estático.

Assim os fluidos compreendem as fases liquida e gasosa das formas físicas na qual a matéria existe. A distinção de um fluido e o estado sólido da matéria é clara quando se compara os seus comportamentos. Um sólido deforma-se quando uma tensão de cisalhamento lhe é aplicada, mas não continuamente.

O conhecimento e a compreensão dos conceitos básicos da mecânica dos fluidos são essenciais para qualquer sistema no qual o fluido é o meio operante. O projeto de vir, virtualmente, todos os meios de transporte, requer aplicação da mecânica dos fluidos. Aí se incluem aeronaves para voo supersônico, máquinas terrestres, hovercraft, aeronaves de decolagem e aterrissagem verticais, navios, submarinos e automóveis.

A análise de qualquer problema em mecânica dos fluidos começa, necessariamente, seja de modo direto ou indireto, com declarações das leis básicas que regem o movimento dos fluidos. As leis básicas aplicadas ao fluido são:

Conservação da massa.

Segunda Lei de Newton para movimento.

Principio de quantidade de movimento angular.

Primeira Lei da termodinâmica.

Segunda Lei da Termodinâmica.

Classificação - Líquidos:

Admitem superfície livre.

São incompressíveis.

Indilatáveis.

Gases:

Não admitem superfície livre.

Compressíveis.

Dilatáveis.

Sistema Internacional de Unidades.

O SI (System International d'Unités) é uma extensão e refinamento do sistema métrico tradicional. Mais de 30 países declararam o SI como o único sistema legalmente aceito.

Unidade de comprimento.

O metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vazio durante um intervalo de tempo de 1/299792458 s.

Unidade de massa.

O quilograma é a unidade de massa; é igual à massa do protótipo internacional do quilograma.

Unidade de tempo.

O segundo é a duração de 9192631770 períodos da radiação correspondente à transição entre os 2 níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133.

Unidade de intensidade de corrente eléctrica.

O