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1
MECÂNICA DOS FLUIDOS
Os líquido e os gases são fluidos
• É UMA SUBSTÂNCIA QUE PODE FLUIR (OU ESCOAR)
O QUE É UM FLUIDO ?
A sua forma depende do recipiente
1
2
• NÃO SUPORTAM DEFORMAÇÕES DE CISALHAMENTO:
Força de cisalhamento paralela à superfície
Os fluidos não viscosos não sustentam estas forças não se consegue torcer um fluido porque as forças interactómicas não são fortes o suficiente para manter o átomos no lugar.
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• OS FLUIDOS EXERCEM FORÇAS PERPENDICULARES ÀS SUPERFÍCIES QUE OS SUPORTAM
É o único tipo de força que pode existir num fluido
A força do fluido sobre um corpo submerso em qualquer ponto é perpendicular a superfície do corpo
A força do fluido sobre as paredes do recipiente é perpendicular à parede em todos os pontos
gás
44
DENSIDADE
V
mPara materiais homogéneos
m
3m kg
PRESSÃO
F
AA
Fp Pam N 2
Quando a força se distribui uniformemente em A
V
55
PRESSÃO ATMOSFÉRICA
A atmosfera exerce pressão sobre a superfície da terra e sobre todos os corpos que se encontram na superfície
Esta pressão é responsável pela acção das ventosas, palhinhas, aspirador de pó …
Pa 101.013 atm 00.1 5
0 P
Pressão atmosférica sobre a superfície da Terra
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1- HIDROSTÁTICA
Fluido em repouso
Lei fundamental da hidrostática
1y
2y
mgFF 12
Seleccionamos uma amostra do fluido um cilindro
imaginário com uma área de secção transversal A
Como a amostra está em equilíbrio, a força resultante na vertical é nula
1F
2F
A
gmP
0 yF
AhVm
pAF
gyyAApAp 2112
h
ou 12 ghpp
ghpp 0
Lei de Stevin
77
A pressão no interior de um fluido aumenta com a profundidade
aatmosféric pressão a é 0 se 01 py
hgp
a diferença de pressão entre dois pontos dum líquido em equilíbrio hidrostático é proporcional ao desnível entre esses pontos
ghpp 0
0 ghpp
88
ghpp 0A pressão no interior de um fluido aumenta com a profundidade
99
SISTEMAS DE VASOS COMUNICANTES
ghpp 0
1010
PRINCÍPIO DE PASCAL
Uma pequena força do lado esquerdo produz uma força muito maior no lado direito
Aplicação: prensa hidráulica
Uma alteração de pressão aplicada a um fluido num recipiente fechado é transmitida integralmente a todos os pontos do fluido bem como às paredes do recipiente que o suportam
Como a variação da pressão é a mesma nos dois êmbolos 2
2
1
1
A
F
A
Fp
2
1
12
A
A
FF
11
MEDIÇÕES DE PRESSÃO
1 - O BARÓMETRO DE MERCÚRIO (TORRICELLI)
Um tubo longo e fechado numa extremidade cheio de mercúrio é invertido num recipiente cheio de mercúrio
vácuo)(~ 0p
mercúrio de coluna pela provocada pressão Ap
0 BA ppp
)(atmosferaar de coluna pela provocada pressão Bp
Mede a pressão atmosférica
ghp 0
logo a pressão atmosférica é
:mercúrio de coluna da Peso AhgρVgmgF
hgA
FpA
11
1212
2 - MANÓMETRO DE TUBO ABERTO
Mede a pressão de um gás contido num recipiente
TanqueManómetro
p0
pg
hghppg 0
BA pp
A B
Uma extremidade de um tubo em U que contém um fluido está aberta para a atmosfera e a outra extremidade está ligada à um sistema de pressão desconhecida
é a pressão absoluta
e
ghppg 0
é a pressão manométrica
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PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES
Todo o corpo completa ou parcialmente imerso num fluido experimenta uma força de impulsão para cima, cujo valor é igual ao peso do fluido deslocado
I
gmFg
h
Consideramos um cubo de fluido. Como o cubo está em equilíbrio, a força resultante vertical é nula:
Vggm IFI ffg 0 0 yF
onde m é a massa do fluido dentro do cubo
Substituindo o cubo de fluido por outros materiais
Pedra
gF
I
a
gF
a
Madeira
I
Caso I. Um corpo totalmente submerso
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um corpo mais denso do que o fluido afunda
Um corpo menos denso do que o fluido experimenta uma força para cima
1414
Caso II. Um corpo flutuando
I
gF
O corpo está em equilíbrio a força de impulsão é equilibrada pela força gravitacional exercida pelo corpo
(1) gFI
VgI f V é a parte do volume do corpo que está submerso
gmF cg
é o volume total do corpocV
Substituindo em (1) obtemos
ccf gVgV cf
cccf V
VVV
A fracção do volume do corpo imerso no fluido = à razão entre a densidade do corpo e a densidade do fluido
Iceberg
gVF ccg
1515
BALÕES DE AR QUENTE
I
gF
Como o ar quente é menos denso que o a frio uma força resultante para cima actua nos balões