aula3 [Modo de Compatibilidade]

Aula 3:
3
Fluidodinâmica
Física Teórica II
Prof. Anibal Livramento da Silva Netto
Colegiado de Engenharia Mecânica
(CENMEC)
Fluidos Ideais em movimento:
considerações a priori
• Escoamento estacionário ou laminar:
laminar campo de
velocidades do fluido não varia com o tempo.
• Fluido incompressível:
incompressível densidade constante.
• Fluido nãonão-viscoso.
viscoso
• Escoamento irrotacional
irrotacional: corpos imersos no fluido não
giram em torno de seu próprio eixo por ação de
movimentos do fluido.
Conservação da massa: equação de
continuidade
Situação 1: Escoamento estacionário de um fluido compressível
Conservação da massa: equação de
continuidade
Situação 2: Escoamento estacionário de um fluido incompressível
Conservação da massa: equação de
continuidade
Situação 3: Escoamento não-estacionário de um fluido compressível
Sinal negativo porque fluxo p/ fora
(e ocorre decréscimo de massa) é
positivo
Exercício
No projeto de uma extensa linha de recalque verificou-se que a
velocidade do escoamento é 1,02 m/s. A vazão necessária a
ser fornecida pela bomba é 420 m3/h. Determine o diâmetro da
linha.
Dicas: Q (vazão) = A . v
;
A = (π
πD2)/4
Conservação da energia: equação de
Bernoulli
Condição fluido
Condição:
incompressível, não-viscoso e
em escoamento estacionário.
Conservação da energia: equação de
Bernoulli
Condição fluido
Condição:
incompressível, não-viscoso e
em escoamento estacionário.
Algumas aplicações da equação de
Bernoulli: 1- Efeito Venturi e os perfumes
Quando um fluido passa por um estrangulamento, sua velocidade
aumenta e sua pressão cai.
Algumas aplicações da equação de Bernoulli:
2- Efeito Venturi e arteriosclerose
(palpitação vascular)
Quando um fluido passa por um estrangulamento, sua velocidade
aumenta e sua pressão cai.
Algumas aplicações da equação de Bernoulli:
3.1- Tubo de Pitot e o acidente com Airbus da
companhia Air France
Tubo de
Pitot
Algumas aplicações da equação de Bernoulli:
3.2- Tubo de Pitot e a medida de velocidade
em carros de Fórmula 1
Tubo de Pitot
Algumas aplicações da equação de Bernoulli:
4- Efeito Magnus
Ocorre para corpos em movimento
giratório em movimento dentro de um
fluido
Algumas aplicações da equação de Bernoulli:
4- Efeito Magnus
Ocorre para corpos em movimento
giratório em movimento dentro de um
fluido
Na figura ao lado, como o giro da bola é horário, a
velocidade angular (ω
ω) é um vetor que “entra” no plano
do slide. Se o giro fosse no sentido anti-horário, o vetor
velocidade angular seria aquele que “sai pra fora” do
plano do slide. Dito de outro modo, usando a regra da
mão direita, colocando os quatro dedos (distintos do
polegar) no sentido do giro, o polegar dará o sentido do
vetor velocidade angular.
Efeito Magnus e o Rotor de Flettner
Efeito Magnus e o Rotor de Flettner
Efeito Magnus e a sustentação em aviões
Efeito Magnus e a sustentação em aviões
O ar se movimenta mais rápido sobre a asa
do que abaixo da asa; conseqüentemente, a
pressão na parte inferior da asa é MAIOR do
que na parte superior. Daí surge a força de
sustentação para cima.
Efeito Magnus e aerofólio em carros de Fórmula 1
Efeito Magnus e aerofólio em carros de Fórmula 1
O ar se movimenta mais rápido sobre a asa do
que abaixo da asa; conseqüentemente, a
pressão na parte superior do aerofólio é MAIOR
do que na parte inferior. Daí surge a força que
aumenta a aderência, “empurrando” o carro para
baixo, e permitindo ao aerofólio manter carros
velozes “no chão”.
Efeito Magnus e o chute “folha seca”
Efeito Magnus e o chute “folha seca”
Efeito Magnus e o chute “folha seca”
Efeito Magnus e o chute “folha seca”
O ar se movimenta mais rápido em um dos lados
da bola; conseqüentemente, a pressão será
diferente nos dois lados, surgindo uma força
lateral que dá aquela trajetória “muito doida” pra
bola no chute folha seca.
Referências
TIPLER, P. A., Física para cientistas e engenheiros,
engenheiros volume 1:
mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica, LTC (Rio de
Janeiro), 6ª edição, 2009.
SERWAY, R. A. e JEWETT J. W. Jr., Princípios de Física,
Física volume 2,
Cengage Learning (São Paulo), Tradução da 3ª edição norteamericana, 2008.
SEARS & ZEMANSKY, Física, volume 2, Pearson (São Paulo), 12ª
edição, 2008.