Post on 22-Feb-2020
2
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
HIDROSTÁTICA repouso ou equilíbrio (1ª e 3ª leis de Newton)
HIDRODINÂMICA movimento (complexo e será tratado superficialmente)
1 – Densidade
2 – Pressão em um fluido
3 – Teorema de Stevin
4 – Lei de Pascal
5- Medidores de Pressão
ESTÁTICA DOS FLUIDOS OU HIDROSTÁTICA
3
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
DENSIDADE
volume
massa volúmicamassa
V
mMassa específica
3
36-
3
3
3 kg/m 1000m 10
kg 10
cm 1
g 1g/cm 1
-33 m kgkg/m :S.I. unidade 33 kg/dmg/cm :usual unidade
4
MaterialDensidade (kg/m3)
Densidade
(g/cm3) ou (kg/dm3)
Madeira 600 0,6
gelo 917 0,917
água 1000 1,000
alumínio 2702 2,702
ferro 7800 7,80
mercúrio 13600 13,6
DENSIDADE
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
5
PRESSÃO DE UM FLUIDO
A
Fp
área
larmenteperpendicu exercida força da eintensidadpressão
(pascal) Pam NN/m :S.I. unidade -22
A pressão é uma grandeza escalar
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
6
Só a componente da força exercida perpendicularmente sobre uma superfície contribui para a pressão.
Qual dos dois livros, do mesmo peso, exerce maior pressão?
PRESSÃO DE UM FLUIDO
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
7
Unidades de pressão
Unidade Símbolo Valor
bar bar
atmosfera atm
milímetro de mercúrio mm Hg
PRESSÃO DE UM FLUIDO
Pa 10bar 1 5
Pa 10013,1atm 1 5
Pa 322,133Hg mm 1
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
8
Porque a pressão resulta das colisões das partículas do fluido com as superfícies com as quais está em contato.
As forças de pressão atuam em todas as direções. Por quê?
PRESSÃO DE UM FLUIDO
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
9
PRESSÃO, PROFUNDIDADE E LEI DE PASCAL
As forças de pressão exercidas por um fluido emequilíbrio sobre as superfícies com as quais estãoem contato, exercem-se perpendicularmente aessas superfícies.
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
10
LEI FUNDAMENTAL DA HIDROSTÁTICA
Imaginando um cubo de água dentro da água.
0 121221 mgFFPFFPFF
ghppAhgApApVgApAp 121212
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
11
h
ghpp AB ghpp 0
0p
LEI FUNDAMENTAL DA HIDROSTÁTICA
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
h
A forma do recipiente não afeta a pressão e esta é a mesma em todos
os pontos de mesma profundidade.
12
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
TEOREMA DE STEVIN
“A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido em repouso é
igual ao produto do peso específico do fluido pela diferença de cotas
dos dois pontos”.
13
LEI DE PASCAL
Qualquer variação de pressão provocada num ponto de um fluido em equilíbrio transmite-se a todos os pontos do fluido e às paredes que o contêm.
h h
pppppp B'BA
'A então Se
O incremento de pressão em A é igual ao incremento de pressão em B
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
14
2
2
1
121
A
F
A
Fpp
Prensa hidráulica
LEI DE PASCAL
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
Qualquer variação de pressão provocada num ponto de um fluido em equilíbrio transmite-se a todos os pontos do fluido e às paredes que o contêm.
15
O que acontece ao alcance de cada jato de água ao longo do tempo?
A pressão aumenta linearmente com a profundidade.
Porque é que os aros metálicos do depósito de água estão mais próximos na parte de baixo do depósito?
PRESSÃO, PROFUNDIDADE E LEI DE PASCAL
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
16
Mergulhando … PressurizandoProfundidade (pés) Pressão (atm) Pressão (psi)
0 1,0 14,7
33 2,0 29,4
66 3,0 44,1
99 4,0 58,8
132 5,0 73,5
Será que a pressão num fluido é diretamente proporcional à profundidade?
Será que a diferença de pressão entre dois pontos numfluido é diretamente proporcional à diferença deprofundidade entre esses pontos? Por quê?
constante ABAB
gh
pghpghppghpp
PRESSÃO, PROFUNDIDADE E LEI DE PASCAL
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
17
VASOS COMUNICANTES
O fluido fica no mesmo nível, independentementedas formas dos vasos. Por quê?
Porque a pressão só depende da profundidade.
PRESSÃO, PROFUNDIDADE E LEI DE PASCAL
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
18
1h
2h
0FA ppp DC pp
EB pp
11011AC ghpghpp
22022FD ghpghpp
2211220110DC hhghpghppp
1
2
2
1
h
h h é inversamente proporcional à densidade do fluido
PRESSÃO, PROFUNDIDADE E LEI DE PASCAL
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
19
PRESSÃO ABSOLUTA E PRESSÃO RELATIVA
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
- A pressão efetiva ou relativa é a parcela de pressão acima da pressãoatmosférica.- A pressão absoluta é a soma da pressão efetiva mais a pressãoatmosférica.
20
CARGA DE PRESSÃO
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
É chamada carga de pressão a relação entre a pressão (P) num ponto
do fluido e o peso específico (γ) do mesmo fluido.
21
MEDIDORES DE PRESSÃO - BARÔMETRO
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
- A pressão atmosférica é medida pelo barômetro.
- O líquido utilizado geralmente é o mercúrio, pois possui alta densidade
possibilitando trabalhar-se com tubo de pequeno comprimento.
- A pressão atmosférica padrão é:
patm = 760 mmHg = 10.330 kgf/m2 = 101,3 kPa
22
Barômetro de Torricelli
Calculo da pressão atmosférica normal em unidades do S.I. a partir da experiência de Torricelli.
Pa 10013,1Hg cm 76Hg mm 760 5
Sabe-se que a altura da coluna de mercúrio correspondente é de 76 cm.
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
23
O mercúrio é 13,6 vezes mais denso do que a água.
Qual deveria ser a altura de uma coluna de água suportada pela pressão atmosférica?
O mercúrio permaneceria notubo de vidro se fosse feito umfuro na extremidade superior dotubo?
00 H2OH2OHgHgH2OH2OHgHgatmatm hhghghpp
m 10,376,00,1
6,13Hg
H2O
Hg
H2O hh
Barômetro de Torricelli
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
24
MEDIDORES DE PRESSÃO - MANÔMETRO
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
Pressões ou depressões são medidas normalmente por manômetros
metálicos, ou de Bourdon, que consistem de um tubo metálico, que
quando submetido à pressão se deforma, causando o deslocamento de
sua extremidade que está ligada a um ponteiro por um sistema de
alavancas.
25
MEDIDORES DE PRESSÃO - PIEZÔMETRO
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
Consiste de um tubo de vidro graduado ligado diretamente à tomada de
pressão. Sabendo-se o peso específico do fluido, calcula-se a pressão.
Somente usado para pequenas pressões e para pressões efetivas
positivas de líquidos.
26
MEDIDORES DE PRESSÃO – MANÔMETRO DE TUBO EM U
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
Adequado para medir pressões negativas, quando o nível do fluido
estiver abaixo do nível AA, no ramo direito do tubo. Pode ser usado para
medir pressão de gases quando é usado um fluido manométrico que, em
geral, é o mercúrio.
28
Equação Manométrica
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
É a expressão que permite calcular, por meio de manômetros, a
pressão de um reservatório ou a diferença de pressão entre dois
reservatórios. Pelo Teorema de Stevin e pela Lei de Pascal, pode-se
calcular a pressão na base dos dois ramos do manômetro da seguinte
forma:
29
Equação Manométrica
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
“Começando-se pelo ramo esquerdo do manômetro, soma-se à pressão
pA a pressão das colunas descendentes e subtrai-se a pressão das
colunas ascendentes”.
31
A intensidade da força de impulsão (Empuxo) é igual ao peso do volume do fluido deslocado
LEI DE ARQUIMEDES
Qualquer corpo imerso num fluido sofre por parte deste uma força vertical, dirigida de baixo para cima, de intensidade igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo.
gVgmI imersofluidodeslocado fluido
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
32
O empuxo varia com o volume imerso
gVgmI imersofluidodeslocado fluido
Dois blocos do mesmo volume, um de alumínio e outro de chumbo, estão submersos em água.
Que relação existe entre as impulsões exercidas sobre cada um deles?
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
33
Os blocos da figura têm volumes iguais.
Que relação existe entre as impulsões exercidas sobre cada um deles?
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
O empuxo varia com o volume imerso