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Considerações Gerais:

Hidrodinâmica: hidrodinâmica é o estudo dos fluidos em
                        movimento ( gases e líquidos)


  Exemplo:    • água escoando por um tubo ou leito de um rio.
              • o sangue que corre pelas veias de uma pessoa.
              • a fumaça emitida ela chaminé de uma fábrica.
              • deslocamento de massas de ar.

Escoamento:
    • turbulento: corredeiras e cachoeiras    V (x, t )   ≠ V (x, t+Δt )

    • permanente ( estacionário) V (x, t ) = V (x, t+Δt )
       Obs.: partículas diferentes de um fluido, ao passarem por um mesmo
       ponto, terão a mesma velocidade
Escoamento em regime estacionário:

Linhas de corrente:   trajetória descrita pelas partículas
                      de um fluido.




  Obs.: Fluido ideal:
  • incompressível (densidade=cte)
  • não-viscoso (não há dissipação de energia)
V =A. h
                              ΔV=A. ΔS
Vazão:


                          v        A




                     h = ΔS = v. Δt

     ΔV                A . ΔS
 Z =                 =        = A .v
     Δt                 Δt
         Unidade: [z] =1 m3/s = 103 l/s
Equação da continuidade:

            v1
                               v2

       A1                           A2




                  Z = Z
                      1    2




                 A .v = A .v
                  1   1    2   2
v2
     Equação de Bernoulli:
                                                  P2
                                                             A2
                         v1

                    P1
               A1
                                                        h2


                         h1


                                      2                             2
              dv                                               dv
p 1 + dgh 1 +                        1
                                          = p 2 + dgh   2    +      2
               2                                                2
                              pressão dinâmica
pressão estática
Equação de Bernoulli:                                                                                                         F2
(demonstração simplificada)
                                 τ   FR   =ΔECin                                                     F1
                     τF1+ τF1+ τp = m.V          2
                                                         -       m. VO 2
                                             2                           2
                                                             2                           2

               F1 Δ S 1 − F 2 Δ S 2 − Ph =
                                                 m       v   2
                                                                     −
                                                                             m   v       1
                                                                                                                   F
                                                     2                           2                            p=     ⇒ F = p. A
                                                             2                       2                             A
          p 1 A1 Δ S 1 − p 2 A 2 Δ S 2 − mgh =
                                                 m   v       2
                                                                  −
                                                                         m   v   1
                                                     2                       2
                                                                 2                       2                    V = A.h ⇒ V = A.ΔS
                   p 1V 1 − p 2V 2 − mgh =
                                                 m       v       2
                                                                         −
                                                                             m   v       1
                                                         2                       2
                                                                     2                           2
   ⎛ d ⎞      m      m         m v 2 m v1
   ⎜   ⎟ × p1   − p2   − mgh =      −                                                                              m     m
   ⎝ m ⎠      d      d          2     2                                                                         d = ⇒V =
                                                                                                                   V     d
                                                                 2                           2

              p 1 − p 2 − dg ( h 2 − h1 ) =
                                                     d       v   2
                                                                         −
                                                                             d       v       1
                                                         2                       2


                                dv 12                                                                              2
                                                                                                                dv 2
                  p 1 + dgh 1 +       = p 2 + dgh                                                         2   +
                                 2                                                                               2
Caso particular h1=h2


           v1
                                           v2

      A1                                            A2



                          h1=h2
           h1                                     h2



     dv       2
                         dv            2
                                                         v1 < v 2
p1 +         1
                  = p2 +               2
      2                   2                              p1 > p 2
Obs.: no trecho onde a velocidade é maior, a pressão é menor
                 ( efeito Bernoulli)
Efeito Bernoulli

                   A
                                                             B




                                                       v2
             v1


  No tubo A o nível do líquido é mais elevado, pois
  a pressão estática neste ponto é maior

  Explica:   •destelhamento
             •trajetória curva de uma bola de futebol (Efeito Magnus)
             •bola de ping-pong suspensa num jato de ar
Efeito Magnus




Bola de pingue-pongue        Destelhamento
suspensa por um jato de ar
Equação de Torricelli:

                         1
                                          v             h
                                                             v1 ≈ 0 v 2 = v
          h1                          2
                                                        h2
                                                             p1 = p 2 = p atm


              dv 12                                2
                                                dv 2
p 1 + dgh 1 +       = p 2 + dgh           2   +
               2                                 2
                               dv 2                dv 2
       dgh   1   = dgh   2   +                          = dgh 1 − dgh   2
                                2                   2

      dv 2
       2
           = dg ( h1 − h 2 )                           v =     2 gh

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Hidrodinâmica: escoamento de fluidos

  • 1.
  • 2. Considerações Gerais: Hidrodinâmica: hidrodinâmica é o estudo dos fluidos em movimento ( gases e líquidos) Exemplo: • água escoando por um tubo ou leito de um rio. • o sangue que corre pelas veias de uma pessoa. • a fumaça emitida ela chaminé de uma fábrica. • deslocamento de massas de ar. Escoamento: • turbulento: corredeiras e cachoeiras V (x, t ) ≠ V (x, t+Δt ) • permanente ( estacionário) V (x, t ) = V (x, t+Δt ) Obs.: partículas diferentes de um fluido, ao passarem por um mesmo ponto, terão a mesma velocidade
  • 3. Escoamento em regime estacionário: Linhas de corrente: trajetória descrita pelas partículas de um fluido. Obs.: Fluido ideal: • incompressível (densidade=cte) • não-viscoso (não há dissipação de energia)
  • 4. V =A. h ΔV=A. ΔS Vazão: v A h = ΔS = v. Δt ΔV A . ΔS Z = = = A .v Δt Δt Unidade: [z] =1 m3/s = 103 l/s
  • 5. Equação da continuidade: v1 v2 A1 A2 Z = Z 1 2 A .v = A .v 1 1 2 2
  • 6. v2 Equação de Bernoulli: P2 A2 v1 P1 A1 h2 h1 2 2 dv dv p 1 + dgh 1 + 1 = p 2 + dgh 2 + 2 2 2 pressão dinâmica pressão estática
  • 7. Equação de Bernoulli: F2 (demonstração simplificada) τ FR =ΔECin F1 τF1+ τF1+ τp = m.V 2 - m. VO 2 2 2 2 2 F1 Δ S 1 − F 2 Δ S 2 − Ph = m v 2 − m v 1 F 2 2 p= ⇒ F = p. A 2 2 A p 1 A1 Δ S 1 − p 2 A 2 Δ S 2 − mgh = m v 2 − m v 1 2 2 2 2 V = A.h ⇒ V = A.ΔS p 1V 1 − p 2V 2 − mgh = m v 2 − m v 1 2 2 2 2 ⎛ d ⎞ m m m v 2 m v1 ⎜ ⎟ × p1 − p2 − mgh = − m m ⎝ m ⎠ d d 2 2 d = ⇒V = V d 2 2 p 1 − p 2 − dg ( h 2 − h1 ) = d v 2 − d v 1 2 2 dv 12 2 dv 2 p 1 + dgh 1 + = p 2 + dgh 2 + 2 2
  • 8. Caso particular h1=h2 v1 v2 A1 A2 h1=h2 h1 h2 dv 2 dv 2 v1 < v 2 p1 + 1 = p2 + 2 2 2 p1 > p 2 Obs.: no trecho onde a velocidade é maior, a pressão é menor ( efeito Bernoulli)
  • 9. Efeito Bernoulli A B v2 v1 No tubo A o nível do líquido é mais elevado, pois a pressão estática neste ponto é maior Explica: •destelhamento •trajetória curva de uma bola de futebol (Efeito Magnus) •bola de ping-pong suspensa num jato de ar
  • 10. Efeito Magnus Bola de pingue-pongue Destelhamento suspensa por um jato de ar
  • 11. Equação de Torricelli: 1 v h v1 ≈ 0 v 2 = v h1 2 h2 p1 = p 2 = p atm dv 12 2 dv 2 p 1 + dgh 1 + = p 2 + dgh 2 + 2 2 dv 2 dv 2 dgh 1 = dgh 2 + = dgh 1 − dgh 2 2 2 dv 2 2 = dg ( h1 − h 2 ) v = 2 gh