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Aula 4 Estatica dos fluidos, Notas de aula de Engenharia Química

Estatica dos fluidos

Tipologia: Notas de aula

2011

Compartilhado em 09/11/2011

reishf84
reishf84 🇧🇷

4.7

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ESTÁTICA DOS FLUIDOS
FENÔMENOS DE TRANSPORTE I
Prof. Antonio Batista de Oliveira Jr
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DEFINIÇÃO DE FLUIDO
Fluido é um material que se deforma continuamente
quando submetido à ação de uma força tangencial (tensão de
cisalhamento). Um fluido, portanto, toma a forma do recipiente
que o contém.
O fluido será considerado um meio contínuo de matéria,
isto é, o mínimo volume considerado terá um número de moléculas
suficientemente grande para que as médias estatísticas sejam
significativas (Hipótese do contínuo).
CONCEITO DE TENSÃO
F
F
t
F
n
Tensão é o quociente da força
aplicada sobre a superfície e a
área desta superfície.
F = F
n
+ F
t
τ
= _____
F
A
F
n
é o componente normal da força
F
t
é o componente tangencial da força
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CONCEITO DE PRESSÃO
Define-se pressão como o quociente entre a
componente normal da força sobre uma
superfície e a área desta superfície.
P
= _____
F
n
A
A pressão é uma grandeza escalar e é uma
característica do ponto do fluído em equilíbrio.
FLUIDO ESTÁTICO
Um fluido é considerado estático quando as partículas
não se deformam, isto é, estão em repouso ou em movimento de
corpo rígido.
Como um fluido não suporta tensões cisalhantes sem se
deformar, em um fluido estático a tuam tensões normais
(pressão).
Lei de Pascal: A pressão exercida em um ponto é
igual em todas as direções.
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MÓDULO DE ELASTICIDADE VOLUMÉTRICO
Sob a ação de uma força F, seja V o volume de um
fluido, à pressão unitária P. Dand o um incremento dF, a pressão
aumentará em dP e o volume reduz dV. Pode-se definir a
variação relativa de volume dV/V.
COEFICIENTE DE COMPRESSIBILIDADE
P
= _____
F
n
A= _____
dF
n
dAdF
n
= P. dA
E
= ____
-dP
dV/V
C= ____
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E= ____
dV/V
- dP
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1

ESTÁTICA DOS FLUIDOS

FENÔMENOS DE TRANSPORTE I

Prof. Antonio Batista de Oliveira Jr

2

DEFINIÇÃO DE FLUIDO

Fluido é um material que se deforma continuamente quando submetido à ação de uma força tangencial (tensão de cisalhamento). Um fluido, portanto, toma a forma do recipiente que o contém. O fluido será considerado um meio contínuo de matéria, isto é, o mínimo volume considerado terá um número de moléculas suficientemente grande para que as médias estatísticas sejam significativas (Hipótese do contínuo).

CONCEITO DE TENSÃO

∆F

∆Ft

∆Fn

Tensão é o quociente da força aplicada sobre a superfície e a área desta superfície.

∆F = ∆Fn + ∆Ft

τ = _____∆F ∆A ∆Fn ⇒⇒⇒⇒ é o componente normal da força ∆Ft ⇒⇒⇒⇒ é o componente tangencial da força

CONCEITO DE PRESSÃO

Define-se pressão como o quociente entre a componente normal da força sobre uma superfície e a área desta superfície.

P = _____∆Fn ∆A

A pressão é uma grandeza escalar e é uma característica do ponto do fluído em equilíbrio.

FLUIDO ESTÁTICO

Um fluido é considerado estático quando as partículas não se deformam, isto é, estão em repouso ou em movimento de corpo rígido. Como um fluido não suporta tensões cisalhantes sem se deformar, em um fluido estático só atuam tensões normais (pressão). Lei de Pascal: A pressão exercida em um ponto é igual em todas as direções.

MÓDULO DE ELASTICIDADE VOLUMÉTRICO

Sob a ação de uma força F, seja V o volume de um fluido, à pressão unitária P. Dando um incremento dF, a pressão aumentará em dP e o volume reduz dV. Pode-se definir a variação relativa de volume dV/V.

COEFICIENTE DE COMPRESSIBILIDADE

P = _____∆Fn ∆A

= _____dFn dA

dFn = P. dA

E = ____-dP dV/V

C = ____ 1

E

= ____dV/V

  • dP

5

ESTÁTICA DOS FLUIDOS

O estudo de estática de fluidos é importante em diversas aplicações, como manometria, propriedades da atmosfera, forças em sistemas hidráulicos e forças em corpos submersos.

Equações básicas de estática dos fluidos

Considere um “cubo” de fluido:

6

Variação da pressão em um fluido estático

Como a pressão no fundo geralmente não é conhecida, tomar a origem no fundo não é um procedimento prático. Normalmente, a pressão na superfície do líquido é conhecida (pressão atmosférica).

13

Pontos Importantes

Para fluidos com densidade constante:

  1. Quaisquer 2 pontos na mesma elevação em um volume contínuo do mesmo fluido estão a uma mesma pressão.

  2. A pressão cresce à medida que se desce na coluna de fluido.

14

P1 é a pressão de vapor do mercúrio que pode ser considerada desprezível.

Barômetro de Torricelli

MANOMETRIA

É o método utilizado para medir pressões que consiste em determinar o deslocamento produzido numa coluna contendo um ou mais fluidos.

Um Manômetro é um dispositivo utilizado para medir diferença de pressão entre dois pontos.

Para medir a pressão em equipamentos é mais prático medir a pressão manométrica, pois essa não varia com o local em que o mesmo foi instalado.

Determinação de Pressões Diferenciais

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APLICAÇÃO

18

APLICAÇÃO

Em tubos inclinados:

EXERCÍCIOS

  1. Três vasos de mesma base e formas diferentes contêm água à mesma altura. Compare e justifique seu raciocínio:

a) As pressões no fundo de cada vaso; b) As forças exercidas na base de cada vaso; c) Os pesos dos vasos quando colocados em uma balança.

  1. Um tubo U, vertical, tem área de seção reta igual a 1,40 cm^2 e contém 75 mL de Hg (ρHg= 13,6 kg/L). Calcular a diferença de nível entre as interfaces água-ar e o Hg-ar quando se derrama 25 mL de água em um dos braços do tubo.

A B C

  1. No sistema da figura abaixo, a porção AC contém mercúrio, BC contém óleo e o tanque aberto contém água. As alturas indicadas são: h 0 = 10 cm, h 1 = 5 cm, h 2 = 20 cm e as densidades relativas à da água são: 13,6 (mercúrio) e 0,8 (óleo). Determine as pressões manométrica e absoluta PA no ponto A (em atm).