Mecânica dos Fluidos

Exercício: Viscosidade Dinâmica com Plano Inclinado

Conteúdo da Aula:

Exercício: Uma placa quadrada de 1,0 m de lado e 20 N de peso desliza sobre um plano inclinado de 30º, sobre uma película de óleo. A velocidade da placa é 2 m/s e constante, conforme indicado na figura 01. Qual a viscosidade dinâmica do óleo se a espessura da película é 2 mm?

Vamos listar todas os dados fornecidos, conforme ilustrado na figura 02.

As fórmulas que serão utilizadas no problemas podem ser verificadas na figura 03.

Queremos calcular a viscosidade do óleo que está entre a placa e o plano inclinado. A partir da equação (1), podemos isolar essa variável. Obtendo a equação (2).

Precisamos fazer uma análise do diagrama de corpo do livre do problemas, conforme indicado na figura (4).

Inicialmente, num plano inclinado nós temos uma força resultante relacionado ao pelo e a inclinação do plano. Assim deveríamos ter uma aceleração da placa. No entanto, foi informado que a velocidade é constante.

Para termos velocidade constante, temos que ter somatório de forças igual a zero, uma vez que temos a lei de Newton F = m.a. Assim, a força Gx é anulada pela força tangencial do cisalhamento da fluido.

Como temos a área da placa, podemos substituir os valores.

Após realizarmos os cálculos encontramos a viscosidade do óleo igual a 0,01 Pa.s, conforme ilustrado na figura 05.

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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