aula2 [Modo de Compatibilidade]

Aula 2:
2
Estática dos Fluidos – Parte 2
Princípio de Arquimedes e Tensão
Superficial
Física Teórica II
Prof. Anibal Livramento da Silva Netto
Colegiado de Engenharia Mecânica
(CENMEC)
Breve revisão
Tipos de tensão
(a) normal de tração
(b) tensão normal ou
pressão
(c) tensões de
cisalhamento
Propriedades dos Fluidos: respostas a
tensões
A diferença fundamental entre sólidos e fluidos
está na forma de responder às tensões tangenciais
(ou de cisalhamento).
Fluidos reais opõem resistência ao escoamento
(ou deslizamento relativo de camadas
adjacentes): viscosidade do fluido.
A viscosidade do fluido depende da taxa de
variação espacial da velocidade relativa de
deslizamentos.
Densidade e Massa Específica
Quando o corpo é maciço e homogêneo, feito de
uma só substância, massa específica e densidade
representam a mesma coisa.
Forças sobre um fluido: volumétricas e
superficiais
Forças volumétricas:
volumétricas de longo alcance, atuam sobre todos os
pontos do meio contínuo. Força resultante sobre um
elemento de volume é proporcional ao volume.
volume
Forças superficiais:
superficiais interatômicas, de curto alcance. Atuam na
interface entre porções adjacentes de fluido. A força
superficial sobre um elemento de superfície
é
proporcional à área desse elemento, e a força por unidade de
área corresponde à tensão.
Fluido incompressível no campo gravitacional:
Lei de Stevin e Princípio de Pascal
Pressão em uma porção de fluido aumenta
com a profundidade.
Lei de Stevin
Princípio de Pascal
Uma variação de pressão aplicada em um fluido confinado
é transmitida, sem redução, a todos os pontos do fluido e
às paredes do recipiente.
Seguindo em frente...
Princípio de Arquimedes e Empuxo
Um corpo total ou parcialmente mergulhado em
um fluido sofre um empuxo de baixo para
cima igual ao peso do fluido por ele
deslocado.
deslocado
Arquimedes e a coroa do rei Herão de
Siracusa (lenda contada por Vitrúvio)
Exercícios
2- Um bloco maciço de chumbo, de 200 g, e um bloco maciço de cobre,
de 200 g, estão totalmente imersos em um aquário cheio de água.
Cada bloco está suspenso por um cordão, logo acima do fundo do
aquário. Considerando que a densidade do cobre é menor do que a do
chumbo, qual das afirmativas seguintes é verdadeira?
(a) A força de empuxo sobre o bloco com mais denso é maior do que a
força de empuxo sobre o bloco menos denso.
(b) A força de empuxo sobre o bloco menos denso é maior do que a
força de empuxo sobre o bloco mais denso.
(c) A força de empuxo é a mesma para os dois blocos.
Tensão Superficial
Referências
TIPLER, P. A., Física para cientistas e engenheiros,
engenheiros volume 1:
mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica, LTC (Rio de
Janeiro), 6ª edição, 2009.
NUSSENZVEIG, H. M., Curso de Física Básica,
Básica volume 2, Edgard
Blücher (São Paulo), 4ª edição, 2002.