Mecânica dos Fluidos

Exercício Força Em Superfície Plana Submersa Com Reservatório Pressurizado

Conteúdo da Aula:

Exercício: Determinar a força R que deverá ser aplicada no ponto A da comporta da figura 01 para que ela permaneça em equilíbrio, sabendo-se que a mesma pode girar em torno do ponto O. Os demais dados também estão disponíveis na figura 01.

Como de costume iremos aplicar a metodologia para resolução de problemas já apresentada anteriormente que consiste nos seguintes passos: 1) Listar o tipo de problema ou de qual assunto se trata. 2) Listar todas as variáveis cujos valores são dados e verificar unidades. 3) Listar o que se pede. 4) Montar o diagrama ou esquema do problema. 5) Listar as hipóteses. 6) Listar as fórmulas que envolvem o problema. 7) Iniciar os cálculos

Os passos 01 a 03 podem ser verificados na figura 02.

Podemos utilizar a própria figura 01 como nosso diagrama, assim os passos 5 a 6 podemos reunir na figura 03.

Passo 7: Primeiramente temos que calcular a carga de pressão em cada um dos lados separados pela comporta. Na sequência calculamos a posição do centro de gravidade, bem como a pressão atuante no CG. Uma vez que temos a pressão em cada centro de gravidade, podemos calcular a força correspondente. Esses cálculos podem ser observados na figura 04.

Posteriormente temos que calcular o momento de inércia em relação ao centro de gravidade CG para assim, podermos calcular a cota do centro de pressão Ycp de cada dos dois lados.

Sabendo a cota de cada centro de pressão, podemos calcular a distância b da aplicação de cada força. Esses cálculos podem ser visualizados na figura 05.

Uma vez que sabemos as distâncias entre as forças e suas magnitudes, podemos elaborar o diagrama de corpo livre das forças que agem na comporta e, em seguida, aplicar as equações de equilíbrio estático para descobrirmos o valor da força R. Aplicando somatório de momentos em torno do ponto O igual a zero, isolando R, podemos determinar o seu valor. Esses passos estão representados na figura 06.

Assim, obtemos o valor de R igual a 292740 Newtons ou 292,7 quiloNewtons.

Figuras, Fórmulas e Resolução.

CONSIDERAÇÕES SOBRE A MECÂNICA DOS FLUIDOS

A Mecânica dos Fluidos é uma disciplina da engenharia muito importante, pois ela trata da interação dos fluidos em diversos sistemas.

Fluido nada mais é do que a junção dos líquidos em gases em uma única classificação, assim passamos a dividir o estudo da mecânica em dois, o estudo relativo aos sólidos e o estudo relativos aos fluidos.

Entender os conceitos da Mecânica dos Fluidos é fundamental para qualquer aspirante a engenheiro, até mesmo os técnicos e tecnologos.

Os princípios da Mecânica dos Fluidos estão inseridos em qualquer sistemas que envolva um líquido ou gás (também vapor) e portanto, essencial na engenharia.

Nossa playlist de Mecânica dos Fluidos aborda os seguintes temas:

  • Introdução

    • Conceito técnico de Fluido​

    • Lei de Newton da Viscosidade e Tensão de Cisalhamento

    • Fluidos Newtonianos e Fluidos Não-Newtonianos

    • Conceito de Viscosidade Dinâmica

    • Conceito de Massa Específica

    • Conceito de Peso Específico

    • Conceito de Densidade Relativa ou Peso Específico Relativo

    • Conceito de Viscosidade Cinemática

  • Estática dos Fluidos​

    • Conceito de Pressão​

    • Princípio de Stevin

    • Lei de Pascal

    • Conceito de Carga de Pressão

    • Superfícies Submersas e Comportas

    • Manometria e Manômetro em U

  • Cinemática dos Fluidos

    • Conceito de Escoamento em Regime Permanente e Não-Permanente​

    • Conceito de Escoamento Laminar, Escoamento de Transição e Escoamento Turbulento

    • Número de Reynolds

    • Conceito de Escoamento Ideal ou Não-Viscoso

    • Conceito de Escoamento Incompressível

    • Conceito de Linhas de Corrente e Trajetória

    • Conceito de Escoamento Uniforme

    • Conceito de Velocidade Média na Seção

    • Conceito de Vazão Volumétrica

    • Conceito de Vazão em Massa

    • Equação da Continuidade

    • Lei de Conservação da Massa

  • Equação da Energia​

    • Energias Mecânicas Associadas ao Fluido​

    • Equação de Bernoulli

    • Equação da Energia na presença de Uma Bomba ou Uma Turbina

    • Equação da Energia Para um Fluido Real

    • Altura Manométrica da Bomba

    • Potência Hidráulica e Potência de Eixo

  • Equação da Continuidade de Movimento​

    • Cálculo de Força Exercida por Um Fluido​

  • Cálculo de Perda de Carga​

    • Conceito de Raio Hidráulico e Diâmetro Hidráulico​

    • Conceito de Rugosidade Real, Rugosidade Uniforme e Rugosidade Equivalente

    • Diagrama de Moody-Rouse

    • Cálculo de Perda de Carga Distribuída

    • Cálculo de Perda de Carga Localizada pelo comprimento equivalente e pelo coeficiente de perda de carga localizada.

  • Exercício: Instalação de Bombeamento​

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