Estática dos Fluidos - Distribuição de pressão; Forças em superfícies submersas, planas e curvas Empuxo; Corpos PDF

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Distribuição de pressão;
Forças em superfícies submersas, planas e curvas
Empuxo;
Corpos flutuantes;
Manometria (instrumento de medição de pressão)....

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Estática dos Fluidos – Aula 4 Muitos problemas de Fenômenos dos Transportes não envolvem movimentos. Pois tratam da distribuição de pressão em um fluido estático e seus efeitos sobre as superfícies sólidas e sobre corpos flutuantes e submersos. Principais assuntos em análise estática: 1. Distribuição de pressão; 2. Forças em superfícies submersas, planas e curvas; 3. Empuxo; 4. Corpos flutuantes; 5. Manometria (instrumento de medição de pressão).

Círculo de Mohr? - Reduz a um ponto. A pressão é uma propriedade termodinâmica do fluido, como a temperatura ou a massa específica. Não é uma força. Assim, a pressão não tem direção e portanto não é um vetor. Contudo, a força surge quando um objeto é imerso em um fluido sob pressão. Assim, a pressão cria uma força devido às moléculas do fluido atuarem na superfície do objeto, com característica de uma força normal a ela.

Essas relações ilustram 2 princípios: 1) Não há variação na pressão na direção horizontal

2) Há uma variação de pressão na direção (z) proporcional à massa específica, à gravidade e a variação de profundidade.

Equação Fundamental da Estática de Fluidos

➢ Ao observar as derivadas parciais anteriores, conclui-se que o vetor de força líquida total sobre o elemento é decorrente da pressão.

Dois casos possíveis: a)  variável  é necessário conhecer a lei de variação de  para integrar. b)  constante  integração direta. Se  é constante (ou pode ser assim considerado), obtém-se:

Escalas de pressão: ➢ Absoluta (barômetros); ➢ Relativa (manômetros); ➢ Vácuo (vacuômetros).

Exercício Calcular a pressão absoluta e a pressão efetiva em um ponto, no fundo do mar à profundidade de 5 km, sendo a água incompressível e com peso específico médio de 1025 kgf/m3. Considerando a água incompressível, tem-se: 𝑝𝑎𝑏𝑠 = p0 +γh sendo 𝑝0 a pressão atmosférica. Considerando 𝑝0 = 10000 kgf/m2: 𝑝𝑎𝑏𝑠 = 10000+1025x5000=5,135 x 106 kgf/m2 A pressão efetiva será: 𝑝𝑒𝑓 =1025x5000=5,125x106kgf/m

Pode-se demonstrar, de uma forma muito simples, a variação de pressão com a altura. Basta, para isso, fazermos perfurações num recipiente cheio de líquido em posições diferentes. O jato sairá cada vez mais forte à medida que aumentarmos a altura da coluna de líquido (isto é, nos pontos mais baixos).

Stevin (1586) determinou que a pressão em um fluido em repouso não depende da forma ou seção transversal. Ela varia com a distância vertical, mas permanece constante em outras direções.

“A pressão a uma mesma profundidade de um fluido deve ser constante ao longo do plano paralelo à superfície”

Lei de Pascal A pressão aplicada a um fluido confinado aumenta em todo o fluido na mesma proporção,

pois

a

pressão

aplicada em um fluido em repouso é a mesma em qualquer direção. Pascal ainda sabia que a força aplicada por um fluido é proporcional superfície.

a

área

da

Assim, caracterizou que dois cilindros hidráulicos com áreas diferentes poderiam estar conectados, e que o maior poderia exercer uma força proporcionalmente maior do que a aplicada na menor....