MECÂNICA DE FERRO

MECÂNICA DOS FLUIDOS

Definição

Um fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento, não importando o quão pequena possa ser essa tensão. Um subconjunto das fases da matéria, os fluidos incluem os líquidos, os gases, os plasmas e, de certa maneira, os sólidos plásticos.

Os fluidos compartilham a propriedade de não resistir à deformação e apresentam a capacidade de fluir (também descrita como a habilidade de tomar a forma de seus recipientes). Estas propriedades são tipicamente em decorrência da sua incapacidade de suportar uma tensão de cisalhamento em equilíbrio estático. Enquanto em um sólido, a resistência é função da deformação, em um fluido a resistência é uma função da razão de deformação. Uma conseqüência deste comportamento é o Princípio de Pascal o qual caracteriza o importante papel da pressão na caracterização do estado fluido.

Fluidos podem ser classificados como fluidos newtonianos ou fluidos não-newtonianos, uma classificação associada à caracterização da tensão, como linear ou não-linear no que diz respeito à dependência destatensão com relação à deformação e à sua derivada.

Propriedade dos Fluidos

Compressibilidades

A compressibilidade define-se como sendo uma variação infinitesimal do volume por unidade de variação de pressão. Em termos mais simples, é a propriedade que a matéria apresenta quando sofre a ação de forças adequadamente distribuídas, tendo seu volume diminuído. É também este termo a propriedade dos corpos que podem ser comprimidos. Em termos habituais, a compressibilidade dos líquidos é quase nula. Variações simultâneas da pressão e do volume de um gás em temperatura constante implicam na sua compressibilidade.

Densidade

A densidade (também massa volúmica ou massa volumétrica) de um corpo define-se como o quociente entre a massa e o volume desse corpo. Desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume. O símbolo para a densidade é ρ, e a unidade SI para a densidade é quilogramas por metro cúbico (kg/m³).

Densidade relativa é a relação entre a densidade da substância em causa e a massa volúmica da substância de referência (a água é geralmente tomada como referência). É uma grandeza adimensional, devido ao quociente. Quando se diz que um corpo tem uma densidade de 5, quer dizer que tem uma massa volúmica 5 vezes superior à da água (no caso dos sólidos e líquidos).

Há uma pequena diferença entre densidade e massa específica. A massa específica, embora definida de formaanáloga à densidade, contudo para um material e não um objeto, é propriedade de uma substância, e não de um objeto. Supõe-se pois que o material seja homogêneo e isotrópico ao longo de todo o volume considerado para o cálculo, e que este seja maciço. Um objeto oco pode ter densidade muito diferente da massa específica do material que os compõem.

A densidade ou mais especificamente a massa específica da água à pressão normal e à temperatura de 25 °C, é de 1,00 g/cm³, e a 4 °C, onde se atinge sua densidade máxima, é de 1,03 g/cm³ (a água apresenta dilatação anômala).

A densidade de um corpo é a massa que o corpo dividido pelo volume . A densidade pode ser determinada pela expressão matemática, D= m/V.

No experimento a densidade da água, é de 0,88x10³ Kg/m³.

Obs.: A densidade de uma massa (tanto liquida quanto solida) varia com a pressão e com a temperatura. Sua variação pode ser determinada, através das formulas: ρ_1= ρ_(0/ (1+ β(t_1-t_0 ))), para a variação da temperatura e ρ_1= ρ_(0/ (1+ (p_1-p_0 )/E)), para a variação da pressão, ou para ambas ρ_1= ρ_(0/ (1+ β(t_1-t_0 ))/(1+ (p_1-p_0 )/E)).

Viscosidade

É a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento, a uma dada temperatura.

Pode ser definida pela lei de Newton da viscosidade:

τ=μ μ/γ

Onde a constante μ é o coeficiente de viscosidade.

Viscosidade é a propriedade associada à resistência que o fluido oferece a deformação porcisalhamento. De outra maneira pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido basicamente a interações intermoleculares, sendo em geral função da temperatura. É comumente percebida como a "grossura", ou resistência ao despejamento. Viscosidade descreve a resistência interna para fluir de um fluido e deve ser pensada como a medida do atrito do fluido. Assim, a água é "fina", tendo uma baixa viscosidade, enquanto óleo vegetal é "grosso", tendo uma alta viscosidade.

No experimento usaremos óleo hidráulico (TR 68) que tem uma viscosidade cinemática de igual 68 Centistokes (6,8×10-5m²/s) e índice 135, como comparação a viscosidade da água é igual a 1,0030 × 10−3 Pa.s. de Viscosidade Absoluta (a 20ºC), e mais ou menos 1 cSt (Centistokes) de viscosidade cinemática (ν=μ/ρ), ou seja, um óleo 68 vezes menos viscoso que a água, mais de baixo atrito.

Se a experiência fosse conduzida com água, em pouco tempo teríamos um aumento do atrito da água entre a borracha e a parede da seringa, reduzindo sua eficiência.

Tensão Superficial

É um efeito físico que ocorre na camada superficial de um líquido que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana elástica. As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula. As moléculas da superfície do líquido,entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.

Maquinas Hidráulica.

Principio

O processo operacional das máquinas hidráulicas está baseado no princípio de Pascal. Este princípio foi enunciado pelo físico e matemático francês Blaise Pascal que descobriu, de maneira experimental, que o aumento de pressão num ponto de um fluido é igual ao aumento de pressão em outro ponto qualquer. Dessa forma, anunciou: “o acréscimo de pressão,