Exercício Fenômenos de Transporte

1 - Experimento

Os conceitos descobertos pelo grego Arquimedes de Siracusa no século III antes de cristo, permanece atualmente devido sua grande importância, um deles é o Principio de Arquimedes que anuncia: “Qualquer objeto, total ou parcialmente imerso em um fluido ou líquido, é impulsionado por uma força igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.”, dando inicio ao conceito abordado no decorrer do relatório, sendo ele a força de empuxo, presente nos estudos de hidrostática.

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Figura 1- Principio de Arquimedes: O volume que escorre do recipiente é igual ao volume do objeto imerso.

Essa força de empuxo anuncia: "Todo corpo mergulhado em um fluido em repouso sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.", de tal maneira que maior vai ser quanto mais denso for o líquido e sua origem, isso está diretamente relacionado com pressão exercida no liquido suceder a elevação da profundidade.

Considerando um objeto imerso em um fluido estático, como o apresentado na figura 2.

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Figura 2 – Representação das forças peso e empuxo em equilíbrio de flutuação.

As formulas apresentadas posteriormente serão necessárias para a realização do estudo no tópico 4.

O experimento de força hidrostática gera dados com base no principio hidrostático que estuda a força efetiva por e sobre fluido em repouso. A hidrostática é definida como o estudo de qualquer liquido em equilíbrio, tendo introduções descobertas pelo matemático e notável físico Arquimedes, do qual usou fundamentos de mecânica dos fluídos.

As principais propriedades físicas de fluidos são densidade, pressão e força de empuxo, o uso desses fluidos então presentes em diversas aplicações cotidianas, encontradas em freios e prensas hidráulicas, elevadores automáticos, refrigeradores, rios, mares e atmosfera, sua utilização se dá por meio de equipamentos e aparelhos que fazem seu uso por ser de fácil manipulação, boa fluidez e viscosidade, os equipamentos que trabalham por meio de fluidos certifica mais potência, precisão e economia.

O fluido a ser estudado no decorrer do relatório é a água, sendo uma substancia de fácil escoamento, sem forma própria e com potencial de mudança quando submetida à ação de pequenas forças, o ensaio será referente à força de empuxo que age sobre um corpo imerso, na mesma direção com sentido contrário da força peso, e o valor é obtido pelo peso do volume deslocado.

O efeito Seebeck recebeu esse nome em homenagem ao físico Thomas Johann Seebeck, um cidadão da República da Estónia que usou como base propriedade física dos condutores metálicos que em suas extremidades foram submetidos a variação de temperatura com a altitude, na troposfera. A extremidade mais quente faz com que os elétrons tenham energia cinética maior e se acumulem no lado mais frio, gerando assim uma diferença de potencial elétrica de alguns milivolts entre as extremidades.

 Por possibilitar a relação entre força eletromotriz e temperatura, sua simplicidade de operação e o baixo custo, fez com que os termopares torna- se os sensores de temperatura mais usados nas indústrias.

A reação humana representa o tempo do reflexo da coordenação neuromuscular, onde estímulos visuais, auditivos e táteis são decodificados através de processos físicos, químicos e mecânicos, com isso os estímulos sensoriais chegam ao cérebro pelas vias aferentes e o cérebro envia para a unidade motora o comando desejado.

 Desde 1975 com o incidente do observatório de Greenwich foi retirada a convicção de que o tempo de reação era nulo, no incidente o astrônomo Maskelyne observou que o tempo registrado por ele e por seus assistentes era notavelmente diferente e com isso demitiu um dos que compunha sua equipe, após essa ocasião outros astrônomos perceberam que existiam variações nas respostas de observações temporais.

Uma das maneiras de calcular o tempo de reação é usando a equação de Torricelli, criada pelo físico e matemático Italiano, Evangelista Torricelli sucessor de Galileu Galilei. Após a morte de Galileu, o Torricelli foi nomeado como substituto do célebre cientista pelo grão-duque da Toscana e também foi professor da academia de Florentina, com uma vida com muitas atribuições à física e à matemática, ele deixou experimentos como o estudo do princípio do barômetro e vários outros que perpetuam sua fama.

O experimento de medida de índice de politrópica gerou dados com base em um Motor Stirling, mostrando sua relação com o volume e pressão, utilizados na compressão dos ciclos termodinâmicos.

A compressão de um gás pode ser feita adiabáticamente ou com transferência de calor, dependendo da finalidade para qual o gás está sendo comprimido; se o mesmo vai ser usado em um motor ou em um processo de combustão, a compressão adiabática é desejável a fim de se obter a maior energia disponível no gás após o processo de compressão. Em muitas aplicações, no entanto, o gás é armazenado em um tanque para ser empregado posteriormente.

Durante o processo de armazenagem, há uma perda de calor para atmosfera. Logo o gás usado estará praticamente igual a temperatura ambiente. Nesse caso, a compressão com a transmissão de calor é mais vantajosa.

2 – Experimento

Objetivo

• Investigar através de fundamentos teóricos da segunda Lei de Newton, as forças de reação produzidas pela alteração no momento de uma vazão de fluido.

Introdução

O experimento de impacto de um jato realizado no laboratório da universidade gera dados com base do principio fundamental da dinâmica, sendo mais conhecido como segunda lei de Newton que anuncia “A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, sendo produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada.”, tal estudo de força sobre superfícies sólidas, ocorre devido ao fluxo de um fluido ser de extrema importância em aplicações práticas. Uma aplicação prática é vista em várias hidroelétricas brasileiras, sendo ela a turbina de Pelton, equipamento esse usado para gerar energia, isso ocorre devido ao jato de água entrar tangencialmente nas aletas presas na borda do disco da turbina, o impacto da água gera um torque na roda que desenvolvendo energia.