Mecanica

A ausência de movimento elimina os efeitos tangenciais e conseqüentemente a presença de

tensões de cisalhamento. A presença exclusiva de efeitos normais faz com que o objetivo

deste capítulo seja o estudo da pressão. Nesse caso são vistas suas propriedades num fluido

em repouso, suas unidades, as escalas para a medida, alguns instrumentos básicos e a equação

manométrica, de grande utilidade. Estuda-se o cálculo da resultante das pressões em

superfícies submersas, o cálculo do empuxo, que também terá utilidade nos problemas do

Capítulo 9, a determinação da estabilidade de flutuantes e o equilíbrio relativo.

É importante ressaltar, em todas as aplicações, que o fluido está em repouso, para que o leitor

não tente aplicar, indevidamente, alguns conceitos deste capítulo em fluidos em movimento.

Para que não haja confusão, quando a pressão é indicada na escala efetiva ou relativa, não se

escreve nada após a unidade, quando a escala for a absoluta, escreve-se (abs) após a unidade.

Neste capítulo pretende-se, implicitamente, estabelecer a visão euleriana do estudo dos fluidos

em movimento. É interessante lembrar que o estudante, acostumado com a visão lagrangeana

estabelecida pela Mecânica Geral e pela Física, tem muita dificuldade para focalizar o fluido

como um contínuo e observar as suas propriedades em diversos pontos no mesmo instante.

Insiste-se na idéia do regime permanente, já que a eliminação da variável tempo simplifica o

estudo e a solução dos problemas e, de certa forma, resolve a maioria dos problemas práticos.

Procura-se fixar as idéias de campos de propriedades e de diagramas de velocidades, típicas

do estudo de fluidos. Evita-se propositadamente a denominação “volume de controle”, porém

seu conceito está utilizado implicitamente quando se trata de tubo de corrente. O

aprofundamento do estudo será feito no Capítulo 10, quando o leitor já tive

feito em relação à equação da continuidade no Capítulo 3, restringe-se a equação a aplicações

em regime permanente. Novamente, a ausência de variações com o tempo permite simplificar

a compreensão dos fenômenos e a solução de problemas importantes, sem restringir muito as

aplicações, já que a maioria dos problemas práticos aproxima-se dessa hipótese. No Capítulo

10, a equação é generalizada para permitir a solução de problemas mais complexos.

Inicialmente, apresentam-se as energias mecânicas associadas a um fluido, excluindo-se

efeitos térmicos. O leitor deve perceber que, sendo as energias entidades da mesma espécie,

podem-se, por meio delas, associar entidades heterogêneas como velocidades, cotas e

pressões. Graças às seis hipóteses estabelecidas inicialmente é possível deduzir a equação de

Bernoulli para um tubo de corrente, que relaciona de forma elementar essas entidades em duas

seções do escoamento. O desenvolvimento da equação de Bernoulli conduz a energias por

unidade de peso, denominadas cargas, e por coincidência, as cargas podem ser medidas em

unidade de comprimento, o que permite interpretações interessantes em certas aplicações.

Nos itens seguintes as hipóteses de Bernoulli são retiradas aos poucos, o que permite resolver

problemas sem restrições práticas, com exceção da hipótese de regime permanente.

Após a retirada de todas as hipóteses simplificadoras chega-se à equação mais geral, que nada

mais é do que a primeira lei da Termodinâmica para volume de controle, em regime

permanente.

A grande vantagem desse tratamento é a separação dos efeitos térmicos dos efeitos

mecânicos, o que possibilita uma concentração maior nos tipos de problemas que podem ser

resolvidos. Assim, o professor de Termodinâmica pode dedicar sua atenção a problemas em

que os efeitos térmicos são predominantes e o de Mecânica dos Fluidos pode se dedicar

àqueles em que os efeitos são desprezíveis. Apesar de se perder inicialmente na generalidade,

ganha-se na compreensão e na facilidade de absorver os conceitos e visualizar os fenômenos

físicos. Observa-se no fim do capítulo a interpretação da perda de carga.