Pressão Hidroestática

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA.

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS.

BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS.

EXPERIMENTO 01 – MEDIÇÃO DE PRESSÃO HIDROSTÁTICA.

CARLOS ANDRÉ MATOS

GERALDO RODRIGUES

JOSÉ MAURILIO JUNIOR.

MARINA RIBEIRO.

TAIANA SOARES.

CRUZ DAS ALMAS/BA.

OUTUBRO/2013.

EXPERIMENTO 01 – MEDIÇÃO DE PRESSÃO HIDROSTÁTICA

CARLOS ANDRÉ MATOS

GERALDO RODRIGUES

JOSÉ MAURILIO JUNIOR.

MARINA RIBEIRO.

TAIANA SOARES.

Relatório do Componente Curricular Fenômenos de Transporte - CET 103 , apresentado ao Lourenço Gobira como requisito parcial para avaliação no referido componente.

CRUZ DAS ALMAS/BA.

OUTUBRO/2013.

SUMÁRIO

OBJETIVOS---------------------------------------------------------------------------04

INTRODUÇÃO-----------------------------------------------------------------------04

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL--------------------------------------------06

4. TRATAMENTO DE DADOS-------------------------------------------------------06

5. CONCLUSÃO-------------------------------------------------------------------------09

6. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA-------------------------------------------------10

Objetivos

Verificar experimentalmente alguns parâmetros no que diz respeito a pressão hidrostática. Calculando força resultante aplicada na comporta com sua linha de ação e momento.

Introdução

A hidrostática ocupa‐se do estudo de fluidos em repouso, razão pela qual a força de contato exercida sobre uma área tem apenas a componente vertical (normal). Designa‐se por pressão a força aplicada por unidade de superfície (área). Admitindo um corpo de volume V, limitado pela superfície A, mergulhado numa massa líquida; e considerando que dA representa um elemento de área nessa superfície e dF a força perpendicular que atua sobre a área elementar (dA) . Assim, para um fluido em repouso, define-se o escalar pressão p como sendo a razão do vetor força (F ) ⃗ exercida pelo fluido perpendicularmente a uma área que seja orientada e unitária (A ) ⃗ , logo temos

p=dF/dA

No SI , a unidade de pressão é o pascal (Pa) que corresponde a N/m² .

A pressão é uma propriedade local do fluido, e para uma situação estática apresenta forte dependência das posições, apesar de não ser dependente da direção.

É interessante expormos aqui que o conceito de pressão nos permite entender muitos dos fenômenos físicos que nos rodeiam. Por exemplo, para cortar um pedaço de pão, utilizamos o lado afiado da faca (menor área), pois, para uma mesma força, quanto menor a área, maior a pressão produzida.

Com o que já foi exposto acima, podemos observar que força com que o fluído atua nesses tipos de superfícies necessariamente precisa ser perpendicular a ela quando o fluído está em repouso (pois as tensões de cisalhamento não estão presentes) e que a pressão varia linearmente com a profundidade se o fluído em estudo ser considerado na modelagem como um fluído incompressível. Portanto, para uma superfície horizontal, o módulo da força resultante sobre a superfície é Fr = p.A onde p é a pressão na superfície inferior e A é a área desta superfície, já para um tanque aberto a expressão da pressão fica p = ρ.g.h. Se a pressão atmosférica atua na superfície livre do fluído e na superfície inferior do tanque, tem-se que a força resultante atuante na superfície inferior é devida somente ao líquido contido no tanque.

Para encontrar a variação de pressão em uma partícula fluida onde a pressão tenha valor p no centro do cubo, fazemos uma análise de todas as forças exercidas em todas as faces desse cubo, com isso chegamos as seguintes expressões:

Considerando um fluido em repouso, uma partícula fluida também em repouso, não terá aceleração, portanto,

∑▒〖F_(x )=0 → ∂p/∂x〗=0 (p não é função de x);

∑▒〖F_(y )=0 → ∂p/∂y〗=0 (p não é função de y);

∑▒〖F_(z )=0 → -(∂p/∂z+ ρg) 〗 δxδyδz=0

∂p/∂z= -ρg → dp/dz=-ρg

Tal equação é de extrema importância para para o cálculo da distribuição de pressão nos casos onde o fluido está em repouso e pode ser utilizada para determinar como a pressão varia com a elevação. Esta expressão indica que o gradiente de pressão na direção vertical é negativo, ou seja, a pressão decresce quando há elevação num fluido em repouso. Não fizemos qualquer restrição sobre o peso específico do fluido para chegar a equação acima, assim a equação é válida para os casos onde o fluido apresenta ρg constante e também para os casos em que o peso específico do fluido varia.

Este experimento teve como equipamento para sua realização o Aparato de Pressão Hidrostática - HM 150.05 analisando e verificando com cálculos o conceito de centro de pressão, e consequentemente comparando os valores obtidos na prática com os teóricos já determinados.

Procedimento Experimental