HIDRODINÂMICA (Dinâmica dos fluidos)

1. A Hidrodinâmica é a parte da Física que estuda os fluidos (líquidos e gases) em movimento. São exemplos de objeto de estudo da hidrodinâmica a água escoaondo ao longo de um tubo ou no leito de um rio, o sangue que corre pelas veias ou ainda a fumaça que sai de uma chaminé. HIDRODINÂMICA (Dinâmica dos fluidos)

2. Tipos de escoamento Escoamento de modo turbulento ou rotacional – tipo de escoamento irregular, onde a velocidade em cada ponto muda a cada instante. É caracterizado por regiões de pequenos vórtices. Ex: o escoamento das águas numa corredeira onde as rochas ou outros obstáculos no leito forçam a formação de rápidos encachoei-rados.

3. Escoamento em regime estacionário (laminar ou permanente) – quando cada partícula do fluido segue uma trajetória definida e suave, e essas trajetórias não se cruzam. No escoamento estacionário, a velocidade do fluido, em cada ponto, permanece constante com o tempo. Tipos de escoamento Ex: as águas se movendo num canal calmo, de leito regular e sem obstáculos.

4. Nesse tipo de escoamento, cada partícula que passar por um determinado ponto seguirá a mesma trajetória das partículas precedentes que passaram por aqueles pontos. Tais trajetórias são chamadas linhas de corrente. Escoamento estacionário Linhas de corrente I, II e III.

5. HIDRODINÂMICA • No ensino médio o estudo da Hidrodinâmica é limitado as seguintes condições: • fluidos ideais – fluidos incompres-síveis, não-viscosos e homogêneos. • regime estacionário (permanente, laminar) - velocidade de escoamento constante num determinado ponto em relação ao tempo.

6. Vazão (Q) representa a rapidez com a qual o volume de um fluido escoa. Vazão

7. Sejam A1 e A2 as áreas das seções retas em duas partes distintas do tubo. As velocidades de escoamento em A1 e A2 valem, respectivamente, v1 e v2. Equação da continuidade A velocidade de escoamento de um fluido é inversamente proporcional à área da seção transversal do duto.

8. P. 538) Um líquido escoa através de um tubo de seção transversal constante e igual a 4,0 cm², com vazão de 1,0 . 10² cm³/s. Qual é a velocidade do líquido ao longo do tubo? b)Qual é o volume de líquido, em litros, que atravessa uma seção do tubo em 10 min? Exercício

9. P.540) Uma piscina possui 4,0 m de largura, 10 m de comprimento e 1,8 m de profundidade. Para enchê-la completamente, utilizando um conduto de área de seção transversal de 25 cm², são necessárias 8 h. • Qual é a vazão de água através do conduto? • Qual é a velocidade com que a água sai do conduto? • Com que velocidade sobe o nível de água da piscina? Exercício

10. P.540) Uma piscina possui 4,0 m de largura, 10 m de comprimento e 1,8 m de profundidade. Para enchê-la completamente, utilizando um conduto de área de seção transversal de 25 cm², são necessárias 8 h. • Qual é a vazão de água através do conduto? • Qual é a velocidade com que a água sai do conduto? • Com que velocidade sobe o nível de água da piscina? Exercício

11. Equação de Bernoulli Nos trechos em que a velocidade for maior a pressão será menor.

12. Equação de Bernoulli

13. Sustentação de aviões As asas de uma aeronave são construídas de forma a que o ar se mova mais depressa (maior velocidade) na sua parte de cima do que na parte de baixo, fazendo com que a pressão por cima da asa seja menor.

14. P. 541) Um líquido de densidade d = 1,2 . 10³ kg/m³ flui pelo tubo indicado na figura, passando pelo ponto 1 com velocidade v1 = 5,0 m/s e pelo ponto 2 com velocidade v2= 2,0 m/s. A pressão no ponto 1 é p1 = 2,4.10³ Pa. Determine: a) A razão entre as áreas das seções transversais S1 e S2 ; b) A pressão no ponto 2. Exercício

15. Pressão e velocidade

16. Efeito Magnus

17. Aplicações da equação de Bernoulli • Teorema de Torricelli

18. Tubo de Venturi

19. Tubo de Venturi • O Tubo de Venturi é um elemento medidor de vazão de diferencial de pressão, também chamado de medidor de vazão por obstrução de área. A diferença de pressão entre duas seções distintas do medidor é proporcional à vazão que escoa por ele. • Principais vantagens do uso de elementos de obstrução para se medir vazão: - Podem ser aplicados para medir qualquer fluido. - Não há nenhum elemento mecânico imerso no escoamento. - Não há limite de vazão a ser medida, ou seja, a tubulação pode ter qualquer diâmetro

20. Tubo de Venturi

21. Tubo de Pitot

22. Tubo de Pitot

23. Tubo de Pitot O Tubo de Pitot no avião tem dois fins: • Marcar a velocidade relativa ( Velocímetro ) entre a aeronave e o ar ( chamada de Air Speed ). • Marcar a Altitude ou a Altura ( Altímetro ) de voo da aeronave.

24. Tubo de Pitot Em um carro de F1 o tubo de Pitot controla a pressão do ar, e pode diminuir, no caso de estar erradamente colocado, em cerca de 7 cavalos a potencia do motor