HIDROSTÁTICA

CONCEITOS BÁSICOS

Fluidos DEFINIÇÃO: Fluido é qualquer substância não sólida

capaz de escoar e assumir a forma do recipiente que o

contém. Os fluidos podem ser divididos em líquidos e

gases.

Massa Específica, Peso específico

Densidade

Densidade de um líquido é a comparação que se faz entre o peso específico do líquido e o peso de igual volume de água a 15° C , ao nível do mar.

Densidade do mercúrio é 13,6.

É adimensional e também conhecida como peso específico relativo.

Simbolizada pela letra d.

HIDROSTÁTICA

É a parte da Hidráulica que estuda os fluidos em repouso, bem como as forças

que podem ser aplicadas em corpos neles submersos.

Conceito de Pressão

Pressão é o quociente da intensidade da força exercida uniforme e perpendicularmente sobre uma superfície, pela área dessa mesma superfície.

Pressão = Força /Área

1 atm = 760 mmHg = 10,33 m H2O =1,033 Kg/cm2 = psi

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Lei de Pascal

A pressão aplicada sobre um fluido contido num

recipiente fechado age igualmente em todas as

direções do fluido e perpendicularmente às paredes do

recipiente.

TEOREMA DE STEVIN: A diferença de pressão entre

dois pontos de um fluido em equilíbrio é igual ao

produto do peso específico do fluido pela diferença de

cotas entre dois pontos, ou seja:

PA : pressão no ponto A PB : pressão no ponto B

: peso especifico do fluido h : diferença de cotas

PA – PB = .h

Pressão e profundidade em um fluido estático

Num fluido qualquer, a pressão não é a mesma em todos os pontos.

Patm

h1

h2

A pressão em qualquer ponto de um fluido estático depende apenas da pressão atmosférica no topo do fluido e da profundidade do ponto no fluido.

Pressão X Vasos Comunicantes

PA = PC

PB = PD

PA – PB = PC – PD = h

A pressão em um mesmo nível, na mesma altura, é a mesma.

EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

Torricelli concluiu que a pressão atmosférica, (patm) atuando na superfície livre do líquido no recipiente, conseguia equilibrar a coluna de mercúrio.

O espaço vazio sobre o mercúrio, no tubo, constitui a chamada câmara barométrica, onde a pressão é praticamente nula (vácuo).

VALOR DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA

Depois de Torricelli, o cientista Pascal,

repetiu a experiência no alto de uma montanha

e verificou que o valor da pressão atmosférica

era menor do que ao nível do mar.

Pascal concluiu que quanto maior for a altitude

do local, mais rarefeito será o ar e menor será

a espessura da camada de ar que estará

atuando na superfície de mercúrio.

VARIAÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA COM A ALTITUDE

ALTITUDE (m) PRESSÃO ATMOSFÉRICA

(cm Hg)

0 76 (10,33 mH2O)

500 72

1.000 67

2.000 60

3.000 53 (7,21 mH2O)

MODOS DE EXPRESSAR AS MEDIDAS DE PRESSÃO

h

2

1

Patm

hpatmp .2

(PRESSÃO ABSOLUTA =p2)

PRESSÕES RELATIVAS

P. Atmosférica

(Vácuo absoluto) -10,33 mH2O

0

p2

h

hp 2

PRESSÕES

NEGATIVAS

PRESSÕES

POSITIVAS

Pressão absoluta x relativa

Pabs = Prel + Patm Pressão Atmosférica é a pressão exercida pela atmosfera

terrestre, medida em um barômetro. Ao nível do mar esta

pressão é aproximadamente 1 atm.

Pressão Absoluta é medida em relação ao vácuo

absoluto. É equivalente à soma da pressão medida com

um manômetro (pressão relativa), mais a pressão

atmosférica.

Pressão Relativa é medida em relação à pressão

atmosférica.

MANOMETRIA

Manometria é o estudo

dos manômetros.

Manômetros são

dispositivos utilizados na

medição de pressão

efetiva em função das

alturas das colunas líquidas.

EQUIPAMENTOS PARA MEDIDA DAS PRESSÕES

MANÔMETROS MECÂNICOS

MANÔMETROS DIGITAIS

TUBO EM U

PA = 2.h - 1.h

ELEVADOR HIDRÁULICO - EQUAÇÃO

Equação empregada no

elevador hidráulico:

F1 é a força aplicada;

F2 é a força obtida;

A1 é a secção do êmbolo

menor;

A2 é a secção do êmbolo

maior.

12

.12AA

FF

F2 F1A2 A1

Esquema de um elevador hidráulico

HIDRODINÂMICA

Perfurando um recipiente a diferentes alturas

Pode-se demonstrar, de uma forma muito simples, a variação de pressão com a altura num sistema em movimento.

Basta, para isso, fazermos perfurações num recipiente cheio de líquido em posições diferentes.

O jorro sairá cada vez mais forte à medida que aumentarmos a altura da coluna de líquido (isto é, nos pontos mais baixos).

velocidade

Q Vazão

A Área da seção

CONDUTOS SOB PRESSÃO

Denominam-se condutos sob pressão ou condutos forçados, as canalizações onde o líquido escoa sob uma pressão diferente da atmosférica.

As seções desses condutos são sempre fechadas e o líquido escoa enchendo-as totalmente; são, em geral, de seção circular.

CONDUTOS SOB PRESSÃO

Conduto Livre

P = Patm

Conduto forçado

P > Patm

CONDUTOS SOB PRESSÃO

CONDUTOS LIVRES

Canal artificial = Conduto livre

Condições de operação

Condutos livres funcionam sempre por gravidade. Sua construção exige um nivelamento cuidadoso do terreno, pois devem ter declividades pequenas e constantes.

Condutos forçados podem funcionar por gravidade, aproveitando a declividade do terreno, e por recalque (bombeamento), vencendo desníveis entre o ponto de captação e o ponto de utilização.

Viscosidade Cinemática

VISCOSIDADE CINEMÁTICA: A viscosidade cinemática

leva em consideração a resistência ao escoamento. Quanto maior a temperatura menor é a viscosidade.

Habitualmente trabalhamos com = 1,01.10-6m2/s, que

corresponde a viscosidade da água a 20oC,

aproximadamente.

Regimes de escoamento

Experiência de Reynolds

Regimes de escoamento

Fluxo em regime laminar

Fluxo em regime

turbulento

Regimes de escoamento

O estabelecimento do regime de escoamento depende do valor de uma expressão sem dimensões, denominado número de Reynolds (Re).

Na qual:

= velocidade do fluido (m/s);

D = diâmetro da canalização (m);

= viscosidade cinemática (m2/s).

D.Re

Regimes de escoamento

Re < 2.000 regime laminar

As partículas fluidas apresentam trajetórias bem definidas e não se cruzam;

Re > 4.000 regime turbulento

Movimento desordenado das partículas;

Entre esses dois valores encontra-se a denominada zona crítica.