{"id":145838,"date":"2019-11-28T09:55:01","date_gmt":"2019-11-28T11:55:01","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=145838"},"modified":"2019-12-06T11:47:21","modified_gmt":"2019-12-06T13:47:21","slug":"mecanica-dos-fluidos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/mecanica-dos-fluidos","title":{"rendered":"Mec\u00e2nica dos Fluidos"},"content":{"rendered":"

Defini\u00e7\u00e3o de\u00a0Mec\u00e2nica dos Fluidos<\/strong><\/p>\n

\u00c9 a ci\u00eancia preocupada com a resposta dos fluidos \u00e0s for\u00e7as exercidas sobre eles.<\/p>\n

\u00c9 um ramo da f\u00edsica cl\u00e1ssica com aplica\u00e7\u00f5es de grande import\u00e2ncia em engenharia hidr\u00e1ulica e aeron\u00e1utica, engenharia qu\u00edmica, meteorologia e zoologia.<\/p>\n

A\u00a0mec\u00e2nica dos fluidos\u00a0\u00e9 o ramo da f\u00edsica que lida com a mec\u00e2nica dos fluidos (l\u00edquidos, gases e plasmas) e as for\u00e7as sobre eles.<\/p>\n

O que \u00e9<\/strong><\/p>\n

A\u00a0mec\u00e2nica dos fluidos\u00a0\u00e9 um ramo da f\u00edsica que diz respeito ao estudo de fluidos e \u00e0 maneira como eles interagem com as for\u00e7as.<\/p>\n

Tanto l\u00edquidos quanto gases s\u00e3o considerados fluidos para os prop\u00f3sitos deste ramo da ci\u00eancia.<\/p>\n

Freq\u00fcentemente, o campo da\u00a0mec\u00e2nica dos fluidos\u00a0\u00e9 dividido em dois campos de estudo mais espec\u00edficos.<\/p>\n

Trata-se de est\u00e1tica e din\u00e2mica de fluidos, que dizem respeito a fluidos em repouso e fluidos em movimento, respectivamente.<\/p>\n

A\u00a0mec\u00e2nica dos fluidos\u00a0pode envolver matem\u00e1tica altamente complexa, e a ajuda dos computadores modernos aprimorou significativamente essa ci\u00eancia.<\/p>\n

As ra\u00edzes cronol\u00f3gicas da\u00a0mec\u00e2nica dos fluidos\u00a0remontam a pelo menos os antigos gregos.<\/p>\n

O f\u00edsico e inventor grego Arquimedes foi o autor de alguns dos primeiros estudos que conhecemos que dizem respeito a est\u00e1tica de fluidos, incluindo a propriedade de flutuabilidade.<\/p>\n

Os fil\u00f3sofos persas no per\u00edodo medieval associaram esses trabalhos antigos a seus pr\u00f3prios estudos da din\u00e2mica de fluidos que atuaram como precursores precoces da din\u00e2mica de fluidos moderna.<\/p>\n

Figuras hist\u00f3ricas conhecidas como Leonardo da Vinci e Sir Isaac Newton, al\u00e9m de outras, deram contribui\u00e7\u00f5es not\u00e1veis ao nosso entendimento da mec\u00e2nica dos fluidos.<\/p>\n

Todo tipo de ci\u00eancia come\u00e7a com suposi\u00e7\u00f5es b\u00e1sicas e fundamentais que governam o curso de seus estudos.<\/p>\n

A\u00a0mec\u00e2nica dos fluidos\u00a0\u00e9 normalmente definida como tendo tr\u00eas premissas b\u00e1sicas em sua raiz.<\/p>\n

A primeira \u00e9 a conserva\u00e7\u00e3o da massa, o que significa que a massa n\u00e3o pode ser criada nem destru\u00edda espontaneamente, embora possa mudar de forma.<\/p>\n

A segunda suposi\u00e7\u00e3o, a conserva\u00e7\u00e3o do momento, \u00e9 um pouco semelhante. Esta lei afirma que o momento total em um sistema fechado \u00e9 constante e n\u00e3o pode aparecer ou desaparecer espontaneamente.<\/p>\n

A terceira suposi\u00e7\u00e3o b\u00e1sica que governa a mec\u00e2nica dos fluidos \u00e9 o que \u00e9 conhecido como hip\u00f3tese do continuum. Essa \u00e9 uma maneira de ver fluidos que n\u00e3o levam em considera\u00e7\u00e3o a presen\u00e7a de mol\u00e9culas discretas.<\/p>\n

Em vez disso, sup\u00f5e-se que as propriedades de um fluido variem de maneira cont\u00ednua de um ponto para o outro.<\/p>\n

Por ignorar a natureza real de pequenas part\u00edculas de mat\u00e9ria, a hip\u00f3tese do continuum \u00e9 apenas uma aproxima\u00e7\u00e3o usada como ferramenta nos c\u00e1lculos. Isso pode resultar em uma solu\u00e7\u00e3o levemente imprecisa, mas tamb\u00e9m em solu\u00e7\u00f5es muito precisas em circunst\u00e2ncias ideais. Existem outros m\u00e9todos mais exatos, mas essa hip\u00f3tese costuma ser bastante \u00fatil como suposi\u00e7\u00e3o preliminar.<\/p>\n

Muitas vezes, tamb\u00e9m se pode presumir que um determinado fluido \u00e9 incompress\u00edvel, o que significa que n\u00e3o pode ser comprimido. No entanto, isso \u00e9 verdade apenas para l\u00edquidos, e n\u00e3o para gases.<\/p>\n

Din\u00e2mica de Fluidos<\/strong><\/p>\n

A\u00a0din\u00e2mica de fluidos\u00a0refere-se a uma subcategoria da ci\u00eancia da\u00a0mec\u00e2nica dos fluidos, com a outra subcategoria sendo a est\u00e1tica dos fluidos.<\/p>\n

Enquanto a est\u00e1tica de fluidos lida com fluidos que est\u00e3o em repouso, a din\u00e2mica de fluidos se preocupa com fluidos em movimento. Qualquer mat\u00e9ria no estado de g\u00e1s ou l\u00edquido pode ser considerada um fluido.<\/p>\n

A\u00a0din\u00e2mica de fluidos\u00a0\u00e9 uma disciplina com muitas aplica\u00e7\u00f5es relevantes em nosso mundo moderno, principalmente porque cont\u00e9m o estudo da aerodin\u00e2mica e tamb\u00e9m porque compreende parte da previs\u00e3o do tempo.<\/p>\n

Um problema t\u00edpico de\u00a0din\u00e2mica de fluidos\u00a0pode incluir vari\u00e1veis como velocidade, temperatura e densidade.<\/p>\n

Todas as ci\u00eancias f\u00edsicas, incluindo a din\u00e2mica dos fluidos, s\u00e3o governadas principalmente pelas leis da conserva\u00e7\u00e3o. Eles afirmam que as quantidades totais de energia, massa e momento linear em um sistema fechado permanecem constantes e que energia e massa n\u00e3o podem ser criadas nem destru\u00eddas. \u00c9 verdade que eles podem mudar de forma, mas n\u00e3o podem desaparecer ou vir do nada.<\/p>\n

Essas leis constituem algumas das suposi\u00e7\u00f5es mais b\u00e1sicas da ci\u00eancia.<\/p>\n

Outro princ\u00edpio governante da\u00a0din\u00e2mica de fluidos\u00a0\u00e9 a suposi\u00e7\u00e3o de continuum, tamb\u00e9m chamada de hip\u00f3tese de continuum.<\/p>\n

Embora se saiba que os fluidos s\u00e3o compostos de part\u00edculas microsc\u00f3picas e discretas, essa hip\u00f3tese afirma que eles s\u00e3o cont\u00ednuos e que suas propriedades variam uniformemente.<\/p>\n

Isso geralmente serve como uma aproxima\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica \u00fatil, embora tecnicamente ignore uma das caracter\u00edsticas b\u00e1sicas dos fluidos.<\/p>\n

Antes da inven\u00e7\u00e3o do voo e das aeronaves motorizadas no s\u00e9culo XX, o termo hidrodin\u00e2mica era frequentemente usado de forma intercambi\u00e1vel com a din\u00e2mica dos fluidos, porque a maior parte da mec\u00e2nica dos fluidos era dedicada ao estudo de l\u00edquidos em movimento, em vez de gases em movimento. Ao viajar de avi\u00e3o, tornou-se mais comum a necessidade de que essas m\u00e1quinas fossem mais eficientes na cria\u00e7\u00e3o e manuten\u00e7\u00e3o da sustenta\u00e7\u00e3o, com um m\u00ednimo de arrasto.<\/p>\n

O ramo de estudo conhecido como aerodin\u00e2mica deu trancos e barrancos por causa da nova tecnologia, que tamb\u00e9m passou a ser aplicada aos autom\u00f3veis, em certa medida, com o objetivo de aumentar a efici\u00eancia de combust\u00edvel.<\/p>\n

Uma das figuras mais importantes da aerodin\u00e2mica moderna foi Octave Chanute. Al\u00e9m de compilar um volume abrangente do estudo da aerodin\u00e2mica no final do s\u00e9culo XIX, ele ajudou pessoalmente os irm\u00e3os Wright na constru\u00e7\u00e3o de suas famosas aeronaves, que realizaram o primeiro v\u00f4o tripulado em 1903.<\/p>\n

Provavelmente foi devido a essa ajuda que eles realizaram seu objetivo logo \u00e0 frente do pr\u00f3ximo candidato mais pr\u00f3ximo, Samuel Pierpont Langley.<\/p>\n

Resumo<\/strong><\/p>\n

A\u00a0mec\u00e2nica dos fluidos\u00a0\u00e9 o estudo dos efeitos de for\u00e7as e energia em l\u00edquidos e gases.<\/p>\n

Como outros ramos da mec\u00e2nica cl\u00e1ssica, o sujeito se subdivide em est\u00e1tica (geralmente chamada hidrost\u00e1tica) e din\u00e2mica (din\u00e2mica de fluidos, hidrodin\u00e2mica ou aerodin\u00e2mica).<\/p>\n

Hidrost\u00e1tica \u00e9 um assunto comparativamente elementar, com alguns resultados cl\u00e1ssicos de import\u00e2ncia, mas com poucas possibilidades de desenvolvimento.<\/p>\n

A\u00a0din\u00e2mica dos fluidos, por outro lado, \u00e9 um ramo da ci\u00eancia altamente desenvolvido que tem sido objeto de atividades de pesquisa cont\u00ednuas e em expans\u00e3o desde 1840.<\/p>\n

O desenvolvimento da\u00a0din\u00e2mica de fluidos\u00a0foi fortemente influenciado por suas in\u00fameras aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

Alguns dos campos de aplica\u00e7\u00e3o da engenharia, das ci\u00eancias ambientais e das ci\u00eancias biol\u00f3gicas s\u00e3o evidentes:\u00a0<\/strong>engenharia aeron\u00e1utica, engenharia marinha, meteorologia, oceanografia e estudo do fluxo sangu\u00edneo, da din\u00e2mica da nata\u00e7\u00e3o e do voo de criaturas. Existem tamb\u00e9m muitas aplica\u00e7\u00f5es menos \u00f3bvias imediatamente.<\/p>\n

A\u00a0din\u00e2mica dos fluidos\u00a0\u00e9 estudada tanto te\u00f3rica quanto experimentalmente, e os resultados s\u00e3o descritos matematicamente e fisicamente.<\/p>\n

Os fen\u00f4menos do movimento fluido s\u00e3o governados por leis conhecidas da f\u00edsica – conserva\u00e7\u00e3o da massa, leis da mec\u00e2nica cl\u00e1ssica (leis do movimento de Newton) e leis da termodin\u00e2mica.<\/p>\n

Elas podem ser formuladas como um conjunto de equa\u00e7\u00f5es diferenciais parciais n\u00e3o lineares e, em princ\u00edpio, pode-se esperar inferir todos os fen\u00f4menos a partir delas.<\/p>\n

Na pr\u00e1tica, isso n\u00e3o foi poss\u00edvel; a teoria matem\u00e1tica \u00e9 freq\u00fcentemente dif\u00edcil e, \u00e0s vezes, as equa\u00e7\u00f5es t\u00eam mais de uma solu\u00e7\u00e3o, de modo que considera\u00e7\u00f5es sutis surgem ao decidir qual delas realmente ser\u00e1 aplicada.<\/p>\n

Como resultado, observa\u00e7\u00f5es de movimento de fluidos, tanto em laborat\u00f3rio quanto na natureza, tamb\u00e9m s\u00e3o essenciais para a compreens\u00e3o do movimento de fluidos.<\/p>\n

L\u00edquidos e gases s\u00e3o classificados juntos como fluidos porque, em uma ampla gama de situa\u00e7\u00f5es, eles t\u00eam equa\u00e7\u00f5es de movimento id\u00eanticas e, portanto, exibem os mesmos fen\u00f4menos de fluxo.<\/p>\n

A an\u00e1lise de escala permite inferir quando duas situa\u00e7\u00f5es geometricamente semelhantes – de tamanho talvez bastante diferente e envolvendo fluidos diferentes (ambos l\u00edquidos, gases ou um de cada) – dar\u00e3o origem ao mesmo tipo de fluxo. Isso leva \u00e0 formula\u00e7\u00e3o de v\u00e1rios par\u00e2metros n\u00e3o dimensionais, com nomes como n\u00famero de Reynolds, n\u00famero de Mach, n\u00famero de Froude, em termos dos quais os resultados din\u00e2micos-din\u00e2micos geralmente s\u00e3o apresentados.<\/p>\n

As configura\u00e7\u00f5es de fluxo igualmente aplic\u00e1veis a l\u00edquidos e gases incluem fluxo atrav\u00e9s de tubos, fluxo devido ao movimento relativo entre um corpo e fluido ambiente e convec\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica – fluxo acionado por gravidade devido a diferen\u00e7as de temperatura. \u00c0s vezes, o efeito da rota\u00e7\u00e3o de todo o sistema (de particular significado em meteorologia e oceanografia) \u00e9 inclu\u00eddo.<\/p>\n

Uma caracter\u00edstica comum de todos esses fluxos \u00e9 sua tend\u00eancia a sofrer uma transi\u00e7\u00e3o espont\u00e2nea de um tipo de movimento para outro. O tipo de transi\u00e7\u00e3o mais conhecido \u00e9 o do fluxo laminar (um tipo regular e suave) ao fluxo turbulento (no qual surgem flutua\u00e7\u00f5es irregulares e r\u00e1pidas). A instabilidade tamb\u00e9m pode levar a um fluxo complicado com uma estrutura altamente regular (como uma matriz ordenada de v\u00f3rtices ou c\u00e9lulas de convec\u00e7\u00e3o).<\/p>\n

Muitas pesquisas atuais est\u00e3o preocupadas em compreender essas v\u00e1rias transi\u00e7\u00f5es e, em particular, sobre como um conjunto determin\u00edstico de equa\u00e7\u00f5es pode explicar o comportamento ca\u00f3tico de fluidos turbulentos.<\/p>\n

Durante o fluxo em velocidades compar\u00e1veis \u00e0 velocidade do som, a densidade dos fluidos muda significativamente. Esse fen\u00f4meno \u00e9 de import\u00e2ncia pr\u00e1tica apenas para gases, nos quais podem ocorrer ondas de choque. Essas ondas envolvem uma mudan\u00e7a quase descont\u00ednua na velocidade, temperatura, press\u00e3o e densidade do fluido.<\/p>\n

Os principais fen\u00f4menos de import\u00e2ncia para l\u00edquidos, mas n\u00e3o para gases, s\u00e3o aqueles associados a superf\u00edcies livres, como o limite superior de um l\u00edquido em um recipiente parcialmente cheio.<\/p>\n

O fato de a velocidade das ondas de \u00e1gua variar com o comprimento de onda e com a amplitude leva a uma ampla variedade de efeitos. Isso inclui o salto hidr\u00e1ulico (ou furo) – uma mudan\u00e7a repentina no n\u00edvel da \u00e1gua, an\u00e1loga a uma onda de choque – e o solit\u00e3o (uma onda solit\u00e1ria que mant\u00e9m a sua forma \u00e0 medida que o tempo passa) – um \u00fanico pulso de grande amplitude que se propaga sem mudan\u00e7a de forma.<\/p>\n

\"Mec\u00e2nica
\nSir Isaac Newton lan\u00e7ou algumas das bases para uma compreens\u00e3o da mec\u00e2nica dos fluidos<\/strong><\/p>\n

\"Mec\u00e2nica
\nLeonardo da Vinci fez contribui\u00e7\u00f5es not\u00e1veis ao estudo da mec\u00e2nica dos fluidos<\/strong><\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0abyss.uoregon.edu\/wwwwww.livescience.com\/wisegeek.org\/phys.libretexts.org\/www.merriam-webster.com\/www.brighthubengineering.com\/www.me.psu.edu\/www.advance-he.ac.uk<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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