Slide 1 - hidro.ufcg.edu.br

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar
Unidade Acadêmica de Ciências e Tecnologia Ambiental
Fenômenos de Transporte I
Aula teórica 06
Professora: Érica Cristine ([email protected] )
Curso: Engenharia Ambiental e de Alimentos
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Começa hoje!!!
UNIDADE 2 – ESTÁTICA
DOS FLUIDOS (FLUIDOS
EM REPOUSO)
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HIDROSTÁTICA
 Estudo dos fluidos em repouso, a partir dos seus
princípios podemos:
 Calcular forças sobre objetos submersos
 Desenvolver instrumentos para medir pressões
 Deduzir propriedades da atmosfera e dos oceanos
 Determinar forças desenvolvidas por sistemas
hidráulicos em aplicações como prensas industrais ou
freios de automóveis
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HIDROSTÁTICA
 Apesar de ser uma disciplina muito antiga, ainda há novidades e
novas aplicações sendo desenvolvidas nesta área. Como a roda de
Falkirk, na Escócia, dispositivo usado para mover um barco de
um nível de água para outro.
Vamos ver isso
quando estivermos
estudando o
PRINCÍPIO DE
ARQUIMEDES
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Princípio de Pascal
 “A pressão em torno de um ponto fluido contínuo,
incompressível e em repouso é igual em todas as direções, e
ao aplicar-se uma pressão em um de seus pontos, esta será
transmitida integralmente a todos os demais pontos”
Enunciada em 1620 por
Blase Pascal
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Princípio de Pascal
 “A pressão em torno de um ponto fluido contínuo,
incompressível e em repouso é igual em todas as
direções, e ao aplicar-se uma pressão em um de seus
pontos, esta será transmitida integralmente a todos os
demais pontos.”
Vasos comunicantes. Colunas de um mesmo fluido e
com a mesma altura possuem a mesma pressão.
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Princípio de Pascal
 “A pressão em torno de um ponto fluido contínuo,
incompressível e em repouso é igual em todas as direções, e
ao aplicar-se uma pressão em um de seus pontos, esta
será transmitida integralmente a todos os demais
pontos.”
Um acréscimo de pressão é
sentido em todas as paredes
do reservatório da mesma
forma.
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Princípio de Pascal
 Apesar de ter sido enunciada em 1620, foi neste século que
ela passou a ser usada industrialmente, principalmente em
sistemas hidráulicos
 Os fluidos hidráulicos são praticamente incompressíveis, e
possuem uma grande vantagem na transmissão da força,
como demonstra a lei de Pascal
SÓLIDO
FLUIDO
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Princípio de Pascal
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Princípio de Pascal
Como funciona o
sistema de freios
do automóvel?
Quando o motorista pisa no pedal do freio,
provoca uma pressão que atua sobre um
compartimento com óleo. A pressão se
transmite por todo o óleo, inclusive dentro
de um sistema de
tubos que vai agir sobre as rodas do carro,
travando-as. Faltando óleo no sistema de
freios, o carro
não pára, por isso, é importante a
verificação do nível de óleo dos
automóveis.
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Princípio de Pascal
Como funciona o
macaco hidráulico?
A força aplicada em A1 é transmitida ao longo do fluido até atingir A2. Mas,
como A2 é muito maior do que A1, para que a pressão se mantenha
constante na mesma horizontal, é aplicada uma força em A2 muito maior do
que a força aplicada em A1, capaz de elevar o automóvel
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Lei de Stevin
 “A
pressão num líquido em repouso aumenta
proporcionalmente à profundidade, sendo a constante de
proporcionalidade igual ao peso específico do fluido”
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Lei de Stevin
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OU SEJA
Princípio de Pascal  A
pressão é sempre a mesma em
qualquer ponto de um mesmo
líquido na direção x
Lei de Stevin  A
pressão em um
líquido aumenta
proporcionalmente
com a
profundidade na
direção y
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Pressão absoluta e pressão relativa
 A pressão é uma grandeza escalar que pode ser medida em
relação a qualquer referência arbitrária
 Duas referências são adotadas na medida de pressões:
O vácuo absoluto
(zero)
\
Pressão absoluta
\
\
A pressão
\
atmosférica
local
\
\
\
\
\
\
Pressão\ relativa
\
(efetiva)
\
\
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Pressão absoluta e pressão relativa
pabs = patm+prel
16
Pressão absoluta e pressão relativa
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Pressão atmosférica normal
Pressão média ao nível do mar (absoluta)
Patm =
1 atm
760 mmHg
10,34 m.c.a
33,91 ft. H20
29,92 inHg
2116 lb/ft²
14,7 psi
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Pressão atmosférica
Apesar de ser válida apenas para fluidos incompressíveis e de o ar
atmosférico ser considerado compressível, na porção mais inferior da
atmosfera, a troposfera, a lei de Stevin pode ser utilizada para estimativa da
pressão atmosférica em diferentes altitudes.
Ex.: estimar a pressão atmosférica à altitude de 3.000 m.
Solução:
Sabemos que a pressão atmosférica normal do ar vale 101.325 N/m² e
seu peso específico é dado por 11,77 N.m³
Logo: p = patm – γ.h = 101325 – (11,73 x 3000) = 66.015 N/m²
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Pressão atmosférica
O instrumento utilizado para medir a pressão atmosférica é o barômetro
de mercúrio, inventado por Evangelista Torricelli em 1643
Se estiver no nível do
mar  hHG= 760 mmHg
Em São Paulo, por
exemplo,
com
uma
altitude de 820 m, a
coluna mede 690 mmHG
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Pressão atmosférica
Altitude Pressão
(m)
atmosférica
(mmHg)
Altitude Pressão
(m)
(mmHg)
0
760
1200
658
200
742
1400
642
400
724
1600
627
600
707
1800
612
800
690
2000
598
1000
674
3000
527
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Outras curiosidades sobre pressão:
Quando você toma um refrigerante em um
copo com um canudo, porque o líquido
sobe pelo canudo?
Quando se puxa com a boca o ar de um
canudinho, a pressão diminui no interior do
canudo, pois o
ar que permanece se espalha e isso faz
com que a pressão dentro do canudo fique
menor. Então
como a pressão atmosférica no líquido não
se modificou, ela empurra o líquido para
dentro do canudo.
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Outras curiosidades sobre pressão:
Então, o que acontece se usarmos dois
canudos, um dentro e um fora do líquido?
Se a extremidade
de um dos canudos está fora do líquido,
a pressão nesta região é a da
atmosfera; a tentativa de diminuir a
pressão no interior do canudo imerso
no líquido tem como único resultado
fazer com que o ar entre pelo outro
canudo, mantendo a pressão inalterada.
Se não há diferença de pressão
entre a parte externa do líquido e o
interior da boca, então este não sobe!.
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Outras curiosidades sobre pressão:
Se você encher um copo de água e colocar um papel tampando sua boca e
emborcar o copo de cabeça para baixo, o papel não cairá, segurando a
coluna de água dentro do copo. Isso acontece porque a pressão atmosférica
é maior que a pressão da coluna de água, fazendo com que surja uma força
vertical para cima que sustenta o papel.
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Outras curiosidades sobre pressão:
Por que motivo é melhor fazermos dois
furos nas latas de óleo ou de azeite ?
Porque o ar entra por um dos furos e
pressiona o líquido para que saia através
do outro furo. Se você fizer um furo
apenas, acontecerá a mesma coisa que
aconteceu com o copo de água na
experiência anterior. A pressão atmosférica
sendo maior que a coluna de azeite dentro
da lata, não deixará o azeite escoar.
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Outras curiosidades sobre pressão:
Você sabe como é aplicada a anestesia peridural?
A anestesia peridural consiste em injetar líquido anestésico numa
região próxima à medula espinhal do paciente. Nesta região a
pressão é menor que a pressão atmosférica. Para procurar a
região exata, o anestesista introduz uma agulha com uma
seringa, sem anestésico e com o êmbolo na posição “A” da figura,
até que o êmbolo seja sugado espontaneamente. Isto acontece
porque a agulha, ao encontrar uma região de menor pressão, a
pressão no interior da seringa irá diminuir. Sendo assim, a
pressão atmosférica irá empurrar o êmbolo
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Outras curiosidades sobre pressão:
Como é possível que o nosso corpo não seja amassado pela pressão
atmosférica, já que ela é tão grande ?
Porque o ar penetra no pulmão e faz
pressão de dentro para fora igual à
pressão de fora para dentro.
A roupa do astronauta é capaz de criar
uma pressão interna artificial, impedindo
que o corpo do astronauta se despedace
atraído pelo vácuo do espaço.
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