Login
E-mail
Senha
|Esqueceu a senha?|

  Editora


www.komedi.com.br
tel.:(19)3234.4864
 
  Texto selecionado
Por dentro da MecFLu
Engenharia Fora da Caixa

Mecânica dos Fluidos
     Dentre as áreas da engenharia, a mecânica dos fluidos é uma das mais complexas a serem estudadas. Isto se deve a natureza, muitas vezes aleatória, do seu objeto de trabalho, os fluidos. O estudo dos fluidos se divide em duas áreas, a hidrostática, quando o fluido se encontra em repouso e a hidrodinâmica, quando há o escoamento do fluido. Na primeira área de estudo, a principal grandeza estudada é a pressão e como essas forças de pressão estática variam com gradiente de altura de coluna de fluido. Já a hidrodinâmica, muitas vezes se preocupa em descobrir quais as forças que estão impulsionando o fluido, e quais grandezas como: velocidade, pressão, diferencial de potencial gravitacional, entre outras, influenciam no escoamento do fluido.
     Um fluido é uma substância que se deforma continuamente sob a aplicação de uma força tangencial, não importando quão pequena for esta força, ao contrário de um sólido que terá uma tendência a se partir com a aplicação desta força cisalhante. Já um fluido, para ser considerado Newtoniano, deve obedecer a lei de Newton para viscosidade, que diz que a relação entre tensão de cisalhamento viscosa é diretamente proporcional ao gradiente local de velocidade, sendo multiplicada por uma constante de proporcionalidade, chamada de viscosidade dinâmica (μ). Esta definição é importante, pois todas as descrições de fluidos feitas neste texto serão considerando o trabalho com fluidos Newtonianos.
     A análise de qualquer problema de mecânica dos fluidos inclui o estabelecimento das leis básicas que governam o movimento dos fluidos, sendo elas: conservação da massa, segunda lei de Newton, princípio da quantidade de movimento angular, a primeira e a segunda lei da termodinâmica.
     Algumas das propriedades mais relevantes dos fluidos e que quase sempre são partes dos problemas são: a massa específica (ρ), dada pela razão entre massa e volume do fluido, o peso específico (γ), dado pelo peso do fluido sobre o volume, a viscosidade dinâmica (μ), propriedade a qual representa as forças viscosas presentes num fluido, a viscosidade cinemática (v), dada pela razão entre a viscosidade dinâmica e a massa específica, entre outras.
     Dentro da hidrostática, alguns temas tem atenção especial, devido as suas altas recorrências na aplicação da mecânica dos fluidos no cotidiano, como é o caso de fluidos em manômetros e vasos comunicantes. Desde que a hipótese de fluido ideal seja aplicada, o teorema de Stevin, define que a diferença de pressões entre dois pontos é igual ao produto de seu peso especifico do fluido pela diferença de cota da coluna de fluido, ou seja, pontos em uma mesma linha horizontal de fluido não apresentam diferença de pressão, este é o princípio dos vasos comunicantes. A lei de Pascal também é outro princípio recorrente na hidrostática, ela enuncia que em um fluido em repouso, a pressão aplicada em um ponto deste fluido transmite-se integralmente a todos os pontos deste fluido. Esta lei também é conhecida como princípio da transmissibilidade dos fluidos, muito utilizado em máquinas com princípios de funcionamento hidráulico, como prensas e elevadores.
     Outra importante área de estudo da hidrostática é o de corpos submersos, como comportas, barragens, etc. deve-se entender que neste tipo de problema, o fluido em repouso exerce apenas forças normais à superfície destes corpos submersos, logo a tensão viscosa de cisalhamento é nula. A força de pressão aplicada a este corpo, pode ser calculada pela pressão resultante em seu centro de gravidade, sendo esta aplicada ao centro de pressão do objeto, o qual pode ser calculado pelo momento do centroide do corpo em relação à superfície livre do fluido.
     A cinemática dos fluidos é o estudo do escoamento destes, enquanto a dinâmica se preocupa em analisar as forças que impulsionam o escoamento. Analisa-se o fluido considerando-o como um contínuo, ou seja, são partículas formadas por várias moléculas que interagem entre si e com o meio. Essas partículas descrevem o que se chama de trajetória e linhas de corrente. Trajetória é o caminho que uma partícula percorre em instantes sucessivos, teoria Lagrangeana. Já linha de corrente é a linha formada pela união dos vetores de velocidade de diferentes partículas em um específico instante, teoria Euleriana. Esse escoamento dado pela linha de corrente ou trajetória pode vir a ser considerado uni, bi ou tridimensional, dependendo de como o perfil das propriedades variam ao longo do escoamento. O escoamento também pode ser classificado como permanente, caso suas propriedades não se alterem com o tempo, podendo altera-se ao longo do escoamento. Caso as propriedades se alterem com o tempo, tem-se um regime não permanente.
     Reynolds, físico britânico, conduziu um experimento onde conseguiu relacionar a velocidade do fluido (v), o diâmetro da tubulação do escoamento (D), a massa específica do fluido (ρ) e a viscosidade dinâmica do fluido (μ). Com este experimento foi possível classificar o escoamento em dois modelos quanto a troca de massa entre as linhas de corrente. A classificação foi entre laminar, quando não houver troca de massa entre as linhas de corrente e turbulento, caso ocorra o contrário. De acordo com um número adimensional proveniente das relações das propriedades citadas anteriormente, é possível classificar o escoamento entre os dois regimes.
     Muitos problemas de mecânica dos fluidos podem ser tratados como regime permanente, caso esta hipótese ocorra é possível aplicar a lei da continuidade, ou da conservação da massa, a qual atesta que o fluxo de massa que entra em um certo volume de controle, deve ser igual ao fluxo de massa que sai deste volume de controle. Com esta lei, muitas das vezes é possível descobrir a velocidade e a vazão do fluido em diferentes trechos do escoamento.
     Quando se há interesse em estudar as forças que induzem o movimento do escoamento (dinâmica dos fluidos), uma ferramenta utilizada é a equação da energia de Bernoulli. Estabelecida para um escoamento não viscoso, em regime permanente, incompressível e sem troca de calor com o meio. Ela relaciona que a energia total do fluido é uma soma da energia da carga de pressão, dada pela relação entre pressão do fluido e sua massa específica; a energia cinética do fluido, dada pela relação entre a velocidade do escoamento e a gravidade; e por final a energia potencial gravitacional do fluido, dada pela sua cota em relação a um referencial inercial.
     De acordo com o tipo de problema que se estuda a equação de Bernoulli pode ser modificada para que fique mais completa como no caso da presença de uma máquina de fluxo (bomba ou turbina) e o caso de perdas viscosas de energia (perda de carga), relacionada ao coeficiente de atrito.
     Equacionamentos mais elaborados e que exigem um conhecimento mais profundo da mecânica dos fluidos, são também estudados para caracterizar o escoamento. Dentre os modelos matemáticos aplicados à fluidos mais utilizados, estão o teorema do transporte de Reynolds, onde com algumas manipulações matemáticas se consegue chegar a todas as leis básicas do movimento. E há também a equação diferencial de Navier-Stokes, que permite a caracterização das alterações dos campos pressão e velocidade num escoamento.


Biografia:
Número de vezes que este texto foi lido: 28604


Outros títulos do mesmo autor

Artigos CAD2 Engenharia Fora da Caixa
Artigos CAD1 Engenharia Fora da Caixa
Artigos Sólidos Engenharia Fora da Caixa
Artigos Descobrindo o Tratamento térmico Engenharia Fora da Caixa
Artigos Por dentro da MecFLu Engenharia Fora da Caixa
Artigos Projetar mecanicamente Engenharia Fora da Caixa
Artigos Desenhos Mecânicos Engenharia Fora da Caixa
Resenhas Tolerância Engenharia Fora da Caixa
Resenhas Por dentro da Metrologia Engenharia Fora da Caixa


Publicações de número 1 até 9 de um total de 9.

  Envie este texto por e-mail
Digite seu nome:
Digite seu endereço de e-mail:
Digite o nome do destinatário do e-mail:
Digite o endereço de e-mail do destinatário:

escrita@komedi.com.br © 2019
 
  Textos mais lidos
The crow - The Wiki World - The Crow 55671 Visitas
A Arte De Se Apaixonar - André Henrique Silva 52864 Visitas
haicai - rodrigo ribeiro 39219 Visitas
OS ANIMAIS E A SABEDORIA POPULAR - Orlando Batista dos Santos 34166 Visitas
PÃO E CIRCO - Tércio Sthal 33359 Visitas
Amores! - 32942 Visitas
Desabafo - 32535 Visitas
Reencontro - Jose Andrade de Souza 31632 Visitas
Faça alguém feliz - 31385 Visitas
Vivo com.. - 31064 Visitas

Páginas: Próxima Última