aula 7 mec flu
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Aula de mecânica dos fluidosTRANSCRIPT
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Aula 7
Propriedades dos
fluidos (cont. cap 2).
FAACZ FACULDADES INTEGRADAS DE ARACRUZ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA
Disciplina: Mecnica dos Fluidos
Professor: Harerton Dourado 2015/01
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SUMRIO
1) Fluidos no newtonianos
2) Tenso superficial
3) Classificao dos movimentos dos
fluidos
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Fluidos no newtonianos
So fluidos para os quais a lei de newton da viscosidade no
se aplica!
So chamados de fluidos no lineares
yx
du
dy
k = ndice de consistncia;
n = ndice de comportamento;
= viscosidade aparente
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Fluidos no newtonianos
A maioria dos fluidos biolgicos;
Algumas tintas;
Pasta de dente;
Etc.
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Fluidos no newtonianos
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Fluidos no newtonianos
Pseudoplsticos: n < 1, tornam-se
mais finos quando sujeitos
tenses cisalhantes;
Ex: a maioria dos fluidos no
newtonianos solues de polmeros,
suspenses coloidais, polpa de papel
em gua, tintas a base de ltex, polpa
de fruta.
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Fluidos no newtonianos
Dilatante: n > 1, tornam-se mais
grosso quando sujeitos tenses
cisalhantes;
Ex: areia mida, soluo de amido.
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Fluidos no newtonianos
Plsticos de Bingham (ou plstico
ideal): fluidos que se comportam
como slido at uma tenso limtrofe
e, ento passam a se comportar
como fluido newtoniano.
Ex: suspenso de argila, lama de
perfurao, lama de esgoto, chocolate,
pasta de dente.
yx y
du
dy
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Fluidos no newtonianos
A viscosidade aparente tambm pode
depender do tempo.
Fluidos tixotrpicos: sob uma tenso
de cisalhamento constante,
apresentam um decrscimo da
viscosidade aparente (ficam mais
finos com o tempo;
Ex: muitas tintas, mel (dependendo das
condies), ketchup, gel para cabelo.
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Fluidos no newtonianos
A viscosidade aparente tambm pode
depender do tempo.
Fluidos reopticos: sob uma tenso de
cisalhamento constante, apresentam um
aumento da viscosidade aparente (ficam
mais grossos com o tempo;
ex: alguns lubrificantes, maionese.
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Fluidos no newtonianos
Fluidos viscoelsticos: retomam
parcialmente sua forma original aps
cessar a tenso; ex: sangue.
Reologia a cincia que estuda a
deformao e o fluxo de matria.
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Tenso superficial
Surgimento de uma interface agindo
como membrana tensionada na
superfcie de contato entre um fluido e
um slido ou entre dois fluidos.
Caractersticas:
ngulo de contato ();
Mdulo da tenso superficial ( [FL-1]).
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Tenso superficial
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Tenso superficial
A tenso superficial vai depender:
Tipo de lquido;
Tipo de superfcie (slida, outro
lquido ou gs).
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Tenso superficial
Vdeo.
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Tenso superficial
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Tenso superficial
Aplicaes: surfactantes e detergentes (rompem a tenso superficial,
por reduzir as foras de coeso entre as molculas do lquido).
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Classificao do
movimento dos fluidos
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos viscosos e no viscosos
Vai depender se as foras viscosas so
desprezveis ou no;
A relao entre as foras de inrcia
(causam o movimento) e as foras
viscosas (se opem ao movimento
devido viscosidade) dada pelo nmero
de Reynolds.
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos viscosos e no viscosos
Nmero de Reynolds:
Onde:
V = velocidade caracterstica do escoamento;
L = comprimento caracterstico do escoamento;
= massa especfica do fluido;
= viscosidade dinmica do fluido.
ReVL
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos viscosos e no viscososBola de futebol se movimentando no ar:
L = d = 22,23 cm;
V = 97 km/h;
Re 400 000 (grande!)
Arrasto devido diferena de
presso.
Gro de poeira se movimentando no
ar, efeito da gravidade:
L = d = 1 mm;
V = 1 cm/s;
Re 0,7 (pequeno!)
Arrasto devido viscosidade do ar.
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Classificao do
movimento dos fluidos
ReVL
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos viscosos e no viscososMas, se o escoamento do ar em torno da bola for analisado somente
atravs da anlise de escoamento invscido (no viscoso), chega-se a
concluso de qua no existiria resistncia do ar! Esse o paradoxo
dAlembert.
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos viscosos e no viscososCamada limite regio do escoamento prxima a uma
superfcie, e cuja velocidade influenciada pela superfcie.
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Classificao do
movimento dos fluidos
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamento laminar e turbulento Escoamento laminar: o fluido escoa em camada lisas, de
maneira bem comportada, como se fosse lminas de
fluido;
Escoamento turbulento: o fluido escoa com um movimento
catico, as partculas de fluido se misturam rapidamente
devido flutuaes nas componentes da velocidade.
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamento laminar e turbulento Tambm de vai depender da razo entre as
foras de inrcia e as foras viscosas;
Se Re > Recrtico, o escoamento ser turbulento;
Ex.: Para tubos de seo circular: Recrtico = 2300.
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamento laminar e turbulento
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Classificao do
movimento dos fluidos
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos compressveis e
incompressveis
Escoamento incompressvel: variao desprezvel
da massa especfica do fluido; Geralmente, lquidos; gases em baixa velocidade;
Escoamento compressvel: a massa especfica do
fluido varia; Geralmente, gases; lquidos em alta presso;
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos compressveis e
incompressveis
Efeitos de compressibilidade em escoamento de
lquidos: Golpe de arete;
Cavitao
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos compressveis e
incompressveis
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos compressveis e
incompressveis
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos compressveis e
incompressveis
Escoamento incompressvel de gases: Nmero de Mach pequeno: M < 0.3
, para gases ideais
Para o ar (CNTP), 1, 40, 286,9 53,33
Para outros gases, ver Apndice A.
p
v
p
v
VM
c
cc RT
c
c J ftR
c kg K lbm R
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Classificao do
movimento dos fluidos
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Classificao do
movimento dos fluidos
Escoamentos internos e externos
Internos (ou em dutos): completamente cercados por
fronteiras slidas;
Ex.: escoamento numa tubulao de vapor, sistema de alimentao de
gua, etc.
Externos: escoamentos sobre corpos, sem fronteiras
slidas contendo o fluido;
Ex.: escoamento atmosfrico ao redor de um prdio, ao redor de um
automvel, etc.
Caso especial: escoamento em canais: o fluido
parcialmente contido por uma fronteira, possuindo uma
superfcie livre sujeita presso constante
Ex.: escoamento em rios, canais, aquedutos.