FENÔMENOS OSCILATÓRIOS E TERMODINÂMICA · O Princípio de Arquimedes Quando um corpo está total ou parcialmente submerso em um fluido uma força de empuxo Fb exercida pelo fluido

FENÔMENOS OSCILATÓRIOS E TERMODINÂMICA

PROF.: KAIO DUTRA

AULA 5 – FLUIDOS

O que é um Fluido◦um fluido ao contrário de umsólido, é uma substância quepode escoar, os fluidos assumema forma dos recipientes onde sãocolocados. Eles se comportamdessa maneira, pois os fluidos nãopodem resistir a uma forçaparalela à sua superfície, ou seja,é uma substância que escoaporque não pode resistir a umaforça paralela à sua superfície.

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Massa Específica e Pressão◦No caso dos fluidos, substâncias sem uma forma definida, émais útil falar em massa específica e pressão do que emmassa e força◦Massa Específica:

◦ Pressão:

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Fluidos em Repouso◦Água em um tanque se encontra emequilíbrio estático, ou seja, emrepouso, e a resultante das forças queagem sobre ela é nula.

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Fluidos em Repouso

◦A pressão em um ponto de um fluido em equilíbrio estáticodepende da profundidade desse ponto, mas não da dimensãohorizontal do fluido ou do recipiente.

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Fluidos em Repouso

◦P é chamado de pressão total, ou pressão absoluta e Po é apressão atmosférica.

◦A diferença entre uma pressão absoluta e uma pressãoatmosférica é chamada de pressão manométrica.

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Exemplo 14-3

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Medindo a PressãoO Barômetro de Mercúrio

◦O barômetro de mercúrio é umaparelho usado para medir apressão da atmosfera. O tubo devidro é enchido com mercúrio einvertido com a extremidadeaberta mergulhada em umrecipiente com mercúrio. Oespaço acima da coluna demercúrio contém apenas vaporde mercúrio, cuja pressão é tãobaixa à temperatura ambienteque pode ser desprezada.

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Medindo a PressãoManômetro de Tubo Aberto

◦Um manômetro de tubo aberto é usadopara medir a pressão manométrica deum gás. Ele é formado por um tubo emforma de U contendo um líquido, comuma das extremidades ligada a umrecipiente cuja pressão manométrica sedeseja medir e a outra aberta para aatmosférica.

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O Princípio de Pascal◦Uma variação da pressão aplicada aum fluido incompressível contido emum recipiente é transmitidaintegralmente a todas as partes dofluido e às paredes do recipiente.

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O Princípio de PascalPrincípio de Pascal e o Macaco Hidráulico

◦Suponha que uma força externa demódulo Fi seja aplicada de cima parabaixo ao êmbolo da esquerda, cujaárea é Ai. Um líquido incompressívelproduz uma força de baixo paracima, de módulo Fo, no êmbolo dadireita, cuja área é Ao.

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O Princípio de PascalPrincípio de Pascal e o Macaco Hidráulico

◦Com um macaco hidráulico umacerta força aplicada ao longo de umadada distância pode sertransformada em uma força maioraplicada ao longo de uma distânciamenor.

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O Princípio de Arquimedes◦Quando um corpo está total ouparcialmente submerso em umfluido uma força de empuxo Fbexercida pelo fluido age sobre ocorpo. A força é dirigida para cima etem um módulo igual ao peso mg dofluido deslocado pelo corpo.

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O Princípio de ArquimedesFlutuação

◦Quando um corpo flutua em um fluidi, omódulo Fe da força de empuxo que agesobre o corpo é igual ao módulo Fs daforça gravitacional a que o corpo estásubmetido.

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O Princípio de ArquimedesPeso Aparente em um Fluido

◦Se colocarmos uma pedra sobre umabalança calibrada para medir pesos a leiturada balança é o peso da pedra. Se porém,repetimos a experiência debaixo d’água aforça de empuxo a que a pedra é submetidadiminui a leitura da balança. Esta leiturapassa a ser, portanto, um peso aparente.

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Exemplo 14-5

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Fluidos Ideais em Movimento◦O movimento de um fluido ideal satisfaz

quatro requisitos:◦ Escoamento laminar: a velocidade do fluido em

um ponto fixo qualquer não varia com o tempo,nem em módulo nem em orientação;

◦ Escoamento incompressível: sua massa específicatem um valor uniforme constante;

◦ Escoamento não-viscoso: A viscosidade de umfluido é analogia ao atrito entre sólidos, ambossão mecanismos através dos quais a energiacinética de objetos em movimento pode sertransferida para energia térmica.

◦ Escoamento irrotacional: Não gera movimento derotação.

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A Equação da Continuidade◦Suponha que em um intervalo de tempo um volume de fluidoentre no segmento de tubo pela extremidade esquerda. Comoo fluido é incompressível, um volume igual deve sair pelaextremidade direita do tubo.

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A Equação de Bernoulli◦Aplicando ao fluido a lei de conservação daenergia temos:

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A Equação de Bernoulli◦Em um escoamento onde não há variação de altitude, se avelocidade de um fluido aumenta enquanto ele se movehorizontalmente ao longo de uma linha de fluxo, a pressão dofluido diminui, e vice-versa.

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Exemplo 14-7

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ExercíciosCapítulo 14 – Fluidos

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◦Problemas:◦6, 11, 29, 31, 33, 37, 49, 56, 57e 62.