Forças hidrostáticas em superfícies submersas

RESUMO

O presente trabalho teve por objetivo apresentar uma dissertação sobre o tema “forças em superfícies submersas”, onde foram evidenciados todos os conceitos principais que se fazem necessário para o entendimento do conteúdo. Foram utilizadas diversas referências com o intuito de que se comparasse o estudo das mesmas, para se obter todas as informações necessárias e buscar afinidade entre os materiais. As forças exercidas sobre superfícies planas e curvas, apresentadas neste artigo, tem grande importância para o estudo de barragens, tanques de armazenamento de fluidos e outras estruturas hidráulicas. Além das teorias necessárias, foi exposto também a dedução das fórmulas, as quais permitem que o leitor compreenda os passos essenciais para a resolução dos cálculos, e a exemplificação do uso destes para aplicação em barragem.

Palavras chave: Forças. Empuxo. Superfícies. Fluido. Escoamento.

ABSTRACT

The present work had the objective to present a dissertation on the subject "forces on submerged surfaces", where all the main concepts that are necessary for the understanding of the content were evidenced. Several references were used in order to compare the study of them, to obtain all the necessary information and to seek affinity between the materials. The forces exerted on flat and curved surfaces, presented in this article, are of great importance for the study of dams, fluid storage tanks and other hydraulic structures. Besides the necessary theories, the deduction of the formulas was also exposed, which allows the reader to understand the essential steps for the resolution of the calculations, and the exemplification of their use for dam application.

Keywords: Forces. Buoyancy. Surfaces. Fluid. Flow.

 

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Forças de pressão em um elemento de volume        9

Figura 2 - Teorema dos Eixos Paralelos        13

Figura 3– Forças hidrostáticas agindo sobre superfície plana        14

Figura 4 – Superfície apresentada no (Exemplo 1)        14

LISTA DE SÍMBOLOS

ρ – Massa específica;

γ – Peso específico;

 – Somatório;[pic 1]

 – Derivada parcial;[pic 2]

 – Variação;[pic 3]

 – Ângulo teta;[pic 4]

– Integral;[pic 5]

 – Gradiente.[pic 6]

sumário

1 INTRODUÇÃO......................................................................................................................7

2 CONCEITOS BÁSICOS .......................................................................................................8

2.1 Propriedades .......................................................................................................................8

2.2 Pressão..................................................................................................................................8

2.3 Equação básica dos fluidos..................................................................................................8

2.4 Teorema de Stevin.............................................................................................................10

2.5 Variação de pressão em um fluido estático.....................................................................11

2.6 Gases...................................................................................................................................11

2.7 Medidores de pressão........................................................................................................11

2.8 Momento de Inércia...........................................................................................................12

2.9 Teorema dos eixos paralelos.............................................................................................12

3 FORÇAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFÍCIES SUBMERSAS..........................14

3.1 Força hidrostática sobre superfície plana.......................................................................14

3.2 Força hidrostática sobre superfície curva......................................................................16

3.3 Empuxo e estabilidade......................................................................................................16

4 APLICAÇÃO EM BARRAGEM.......................................................................................18

5 CONCLUSÃO......................................................................................................................22

1 INTRODUÇÃO        7

2 CONCEITOS BÁSICOS        13

Figura 3– Forças hidrostáticas agindo sobre superfíci        14

Figura 4 – Superfície apresentada no (Exemplo 1)        14

1 INTRODUÇÃO

Um fluido define-se como uma substância que se deforma continuamente quando submetido à uma tensão de cisalhamento. Quando uma superfície está submersa em uma substância fluida, forças decorrentes do fluido agem sobre esta superfície, mesmo que ele não esteja em repouso. O estudo do presente trabalho é de suma importância para a compreensão da forma em que essas forças atuam, além da demonstração prática através da dedução das fórmulas e exemplo de aplicação técnica. As aplicações mais comuns que se enquadram nesse contexto é o armazenamento desses fluidos em tanques, navios, represas e outras estruturas hidráulicas. Para entender como todos os processos ocorrem é necessário que se compreenda os conceitos básicos de pressão e como a mesma age em um fluido em repouso, além de outras propriedades abordadas durante o desenvolvimento do tema como massa específica, peso específico e densidade. O objetivo deste é dissertar acerca das teorias necessárias para o entendimento da atuação dessas forças.