Mecânica dos Fluidos

Conceito de Pressão e Princípio de Stevin | Estática dos Fluidos

Conteúdo da Aula:

Nessa aula nós apresentamos o conceito de pressão e o Princípio de Stevin que tem como consequência o princípio dos vasos comunicantes.

A pressão é definida como a força normal infinitesimal aplicada a uma área infinitesimal, ou p = dFn/dA. Quando a pressão é uniforme em toda área temos p = Fn/A . Para entendermos o conceito de pressão, podemos ilustrar através da aplicação da mesma força em área diferentes, conforme indicado na figura 01. O que podemos observar é que quando temos uma pressão maior, estamos concentrando em uma área menor. A consequência disso é uma deformação maior nos materiais.

Para calcular a pressão vamos analisar a figura 2. Pressão é força dividido por área. E temos que o peso específico é peso dividido por volume, isolando o peso temos que peso é peso específico vezes o volume.

Mas volume é o mesmo que área vezes altura. Substituindo na fórmula de pressão, temos área no numerador e no denominador e o resultado é 1. Assim sobra que a pressão estática do fluido é peso específico vezes a profundidade. Esse desenvolvimento também está mostrado na figura 2.

O Teorema de Stevin diz o seguinte: “A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido é igual ao produto do peso específico do fluido pela diferença de cotas dos dois pontos.” Na figura 3 ilustramos o problema e a fórmulas correspondentes.

Os pontos importantes sobre o Princípio de Stevin são: 1) Na diferença de pressão entre dois pontos não interessa a distância entre eles, mas a diferença de cotas. 2) A pressão dos pontos num mesmo nível horizontal é a mesma.

3) O formato do recipiente não importa para cálculo da pressão em algum ponto. Este é o princípio dos "vasos comunicantes", ilustrado na figura 4. Verificamos que os pontos vermelhos sobre a linha A estão na mesma pressão, assim como aqueles sobre a linha B. Já o ponto mais abaixo, é o ponto de maior pressão.

4) Se a pressão na superfície livre de um líquido contido num recipiente for nula, a pressão num ponto a profundidade h dentro do líquido será dada por: p = gama.h . Conforme ilustrado na figura 5.

Por fim, 5) Nos gases, como o peso específico é pequeno, se a diferença de cotas entre dois pontos não for muito grande, pode se desprezar a diferença de pressão entre os eles. Conforme ilustramos na figura 6, as pressão nos pontos A, B e C são praticamente idênticas.

Figura, Fórmulas e Desenvolvimento

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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