FLUIDO


 FLUIDOS

Hidrostática
Hidrostática é o ramo da Física que estuda a força exercida por e sobre líquidos em repouso. Este nome faz referência ao primeiro fluido estudado, a água, é por isso que, por razões históricas, mantém-se esse nome. Fluido é uma substância que pode escoar facilmente, não tem forma própria e tem a capacidade de mudar de forma ao ser submetido à ação e pequenas forças. A palavra fluido pode designar tanto líquidos quanto gases. Ao estudar hidrostática é de suma importância falar de densidade, pressão, Princípio de Pascal, empuxo e o Princípio Fundamental da Hidrostática.

Densidade

Densidade (ou massa específica) de um corpo é a relação entre a massa do m e o volume do mesmo, ou seja:
d = m/v
A densidade informa se a substância do qual é feito um determinado corpo é mais ou menos compacta. Os corpos que possuem muita massa em pequeno volume, como é o caso do ouro e da platina, apresentam grande densidade. Já os corpos que possuem pequena massa em grande volume, como é o caso do isopor, apresentam pequena densidade. A unidade de densidade mais usada é 1g/cm3. Para a água temos que a sua densidade é igual a 1g/cm3, ou seja, 1cm3 de água tem massa de 1g. Apesar de esta unidade ser a mais usada, no SI (sistema Internacional de Unidades) a unidade de densidade é 1kg/m3.

Pressão

É a relação entre a força aplicada perpendicularmente sobre um corpo e a sua área sobre a qual ela atua. Matematicamente, temos:
P= F/A
A unidade de pressão no SI é o newton por metro quadrado (N/m2), também chamado de pascal (Pa), em homenagem a Blaise Pascal, físico francês que estudou o funcionamento da prensa hidráulica.

Princípio Fundamental da Hidrostática

Também chamado de Princípio de Stevin, diz que:

“A diferença de pressão entre dois pontos do mesmo líquido é igual ao produto da massa específica (também chamada de densidade) pelo módulo da aceleração da gravidade local e pela diferença de profundidade entre os pontos considerados”.
Simbolicamente podemos escrever:
Onde d é a densidade do líquido, g é o módulo da aceleração da gravidade local e h é a diferença entre as profundidades dos pontos no mesmo líquido A partir do princípio de Stevin pode-se concluir que
  • Pontos situados em um mesmo líquido e na mesma horizontal ficam sujeitos a mesma pressão;
  • A pressão aumenta com o aumento da profundidade;
  • A superfície livre dos líquidos em equilíbrio é horizontal.
Prof Anderson de Sousa
EEM Tomaz Pompeu de Sousa Brasil

 Fluidos, são assim denominados os líquidos e os gases pelo fato de poderem se escoar com grande facilidade.

Seu estudo teve início com Arquimedes e sua mecânica dos fluídos, responsável pelo estudo da hidrostática, força gerada por líquidos e gases.

Personalidades como Torricelli, Stevin e Pascal também contribuíram muito para estes estudos.

Divisão da Mecânica dos Fluídos
A mecânica dos fluídos foi dividida em duas partes:

Fluído estática – estuda os fluidos em repouso, parados.

Fluído dinâmica – analisa os fluidos que estão em movimento.

Também são considerados os termos:

Hidrostática para Fluído estática.

Hidrodinâmica para Fluído dinâmica.


Densidade
Grandeza Física responsável pela medida da concentração da massa de uma substância em um determinado volume.

Define-se matematicamente como a razão entre a massa e o volume correspondentes da substância analisada.
Onde:
d = densidade da substância
m = massa do corpo
V = volume do corpo
A unidade de medida no Sistema Internacional é kg/m³

Pressão
É definida pelo limite da relação de um ponto anterior com a área tendendo a zero.

Ex: Um prego com ponta bem fina sendo facilmente penetrado na parede.

Esse exemplo indica que mais importante que a força exercida é a área em que a força atua.

Portanto, a pressão é a divisão entre a intensidade da força F e a área S em que tal força é distribuída.
Onde:
p = pressão
F = intensidade da força
S = área em que se distribui a força
As unidades de medida no Sistema Internacional são: Pa; ba; 106 dyn / cm²
Teorema Fundamental da Hidrostática ou Teorema de Stevin
A diferença de pressão entre dois pontos no interior de um mesmo líquido em repouso é a pressão hidrostática exercida pela coluna líquida entre esses dois pontos.

Sua representação matemática é:
Onde:
Δp = diferença de pressão
d = densidade em repouso
g = aceleração da gravidade
Δh = diferença de profundidade

Teorema de Pascal
A variação de pressão aplicada a um fluído contido num recipiente fechado se transmite integralmente a todos os pontos desse fluído.
Onde:
F = intensidade da força
S = área em que se distribui a força

Teorema de Arquimedes
Todo o corpo que esteja imerso total ou parcialmente num liquido sofre a ação de uma força vertical para cima, chamada empuxo, cujo módulo é igual do peso, do fluído e o volume deslocado.
Onde:
E = empuxo
d l = densidade do líquido
V l = volume do líquido
g = aceleração da gravidade local


FRANCISCO GILVAN PEREIRA - EEFM CARMINHA VASCONCELOS - MORRINHOS

 
                 Como funciona o fluido não newtoniano


Os fluidos – que podem ser líquidos, gasosos ou sólidos elásticos -- são classificados de duas maneiras: newtonianos e não newtonianos.

Os fluidos newtonianos possuem uma viscosidade constante, ou seja, seguem a Lei de Newton e não sofrem alteração quando aplicada uma força. Alguns exemplos são a água, o leite e os óleos vegetais. Já os fluidos não newtonianos, como ketchup e o amido de milho, são aqueles cuja viscosidade varia conforme o grau de deformação aplicado. Portanto, não possuem uma viscosidade bem definida.

Tipos de fluidos não newtonianos

De acordo com a reologia - parte da física que investiga as propriedades e o comportamento mecânico dos corpos deformáveis que não são sólidos nem líquidos -, os fluidos não newtonianos são divididos em dois tipos:
  • Fluidos independentes do tempo, cujas propriedades reológicas independem do tempo de aplicação da tensão de cisalhamento (deformação que sofre um corpo quando sujeito à ação de forças constantes).
  • Fluidos dependentes do tempo, que apresentam mudança na viscosidade dependendo do tempo de aplicação da tensão de cisalhamento.

Na tabela abaixo veja como são divididos os tipos de fluidos:


Fluidos independentes do tempo
Pseudo plásticos
As moléculas tendem a se orientar na direção da força aplicada. A viscosidade diminui com o aumento da tensão.
Ex.: Polpa de frutas
Dilatantes
Contato direto entre as partículas sólidas. A viscosidade aumenta com o aumento da tensão e se comportam tanto como líquido quanto como sólidos.
Ex.: Suspensões de amido
Plástico de Bingham
Para ocorrer a deformação é necessário que uma tensão seja aplicada no fluido.
Ex.: Fluidos de perfuração de poços de petróleo
Fluidos dependentes do tempo
Reopéticos
Aumenta a viscosidade aparente quando a taxa de deformação aumenta. E retorna à viscosidade inicial quando esta força cessa.
Ex.: Argila bentonita
Tixotrópicos
Diminui a viscosidade com o tempo, após a taxa de deformação ser aumentada. E volta a ficar mais viscoso quando esta força cessa.
Ex.: Ketchup


Experiência com fluido não newtoniano

Materiais necessários
  • 2 colheres de amido de milho
  • 1 xícara de água
  • Vasilha
Preparo
Coloque um pouco de amido de milho na vasilha. Adicione água lentamente até que a mistura esteja com a consistência próxima à de creme de leite. A experiência está pronta. Agora tente fazer uma bola com a mistura. Divirta-se aplicando diversos tipos de forças e veja o resultado.

prof: elionai
EEM. Vicente de Paulo da Costa




 Fluidos

PRÍNCIPIO DE STEVIN E O PRÍNCIPIO DE PASCAL

Blaise Pascal (1623-1662) foi um filósofo, físico e matemático francês que concentrou suas pesquisas em campos como a teologia, a hidrostática, a geometria (Teorema de Pascal) e os estudos das probabilidades e da análise combinatória. A unidade de pressão do SI recebeu o nome de Pascal em sua homenagem.

O princípio de Pascal aproveita os estudos da hidrostática, que mostram que num líquido a pressão se transmite igualmente em todas as direções.

Sabemos que a diferença de pressão entre dois pontos (A e B) de um líquido pode ser escrita como:







PA - PB = d g h (ver estudo da lei de Stevin)

Quando aplicamos uma força na superfície do líquido, ambos os pontos sofrerão um acréscimo de pressão (ΔPA e ΔPB), aumentando o valor das pressões iniciais para um valor Pfinal.

PAfinal = PA + ΔPA
PBfinal = PB + ΔPB

Em líquidos incompressíveis, a distância (h) que os pontos A e B guardavam, inicialmente, continua constante. Então podemos escrever que:

ΔPA - ΔPB = d g h

Por consequência:

ΔPA = ΔPB

Ou seja, mostra-se que o acréscimo de pressão sofrida pelo líquido, ao aplicarmos a força na superfície, se transmite aos demais pontos do líquido.

Então, podemos resumir o Princípio de Pascal assim: um aumento de pressão exercido num determinado ponto de um líquido ideal se transmite integralmente aos demais pontos desse líquido e às paredes do recipiente em que ele está contido.

Uma das aplicações do princípio está nos sistemas hidráulicos de máquinas e pode ser observado também na mecânica dos sistemas de freios dos automóveis, onde um cilindro hidráulico utiliza um óleo para multiplicar forças e atuar sobre as rodas, freando o automóvel.

Outra aplicação são as prensas hidráulicas, que permitem multiplicar as forças em um sistema, utilizando êmbolos de diferentes seções de área movidos por líquidos compressíveis. Podemos ver esse princípio físico nos elevadores de postos de gasolina e de oficinas mecânicas, para troca de óleo, e em acionadores de caminhões basculantes e prensas industriais de diversas aplicações.
Luis Fábio S. Pucci, Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação é licenciado em Física e Matemática. Mestre em Educação, é professor do Instituto Galileo Galilei para a Educação.

Bibliografia

  • MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de física. 5ª ed. São Paulo: Scipione, 2000.
  • CARVALHO NETO, C. Z. OMOTE, N. & PUCCI, L. S. FísF. ica vivencial. São Paulo: Laborciência Editora, 1998.

Marcos Gomes Pereira- EEEP Marta Maria Giffoni - Acaraú-ce



Gatos são «peritos» em mecânica de fluídos

Felinos conciliam forças da gravidade e da inércia para beber a alta velocidade



Cutta Cutta foi um dos gatos analisados no estudo (Foto:Pedro Reis, Micaela Pilotto e Roman Stocker)
Cutta Cutta foi um dos gatos analisados no estudo (Foto:Pedro Reis, Micaela Pilotto e Roman Stocker)
Alguma vez se lembrou de observar e questionar a forma como os gatos bebem? Pois foi o que fez Roman Stocker, colaborador do investigador português Pedro Reis no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), que há três anos, durante um pequeno-almoço, se interrogou “como é que bebe o meu gato?”, longe de imaginar o quão se iria surpreender.

Desta “pequena curiosidade científica” resultou a conclusão de que estes animais "percebem" muito de mecânica de fluídos, conciliando as forças da gravidade e da inércia para beberem, contou ao “Ciência Hoje” Pedro Reis, especialista em mecânica de sólidos deformáveis que, curiosamente, não tem gatos domésticos.

Para além dos resultados obtidos, salta ainda à vista o facto de, pela primeira vez na história da ciência, vídeos do Youtube terem sido utilizados como ferramenta numa investigação, ao que, em tom de brincadeira, o investigador chamou de “Youtubelogia”.



Em conversa com o “Ciência Hoje”, Pedro Reis, cientista português a exercer funções no MIT e autor principal do estudo publicado hoje na “Science”, explicou que esta investigação reveladora do processo por detrás da forma como os gatos bebem surgiu pela “mera curiosidade” de estudar um dos fenómenos físicos inseridos no dia-a-dia das pessoas, mas que nunca tinha sido abordado em ciência. No entanto os resultados obtidos surpreenderam e podem ser aplicados no desenvolvimento da robótica flexível.

“Descobrimos que utilizam um método muito sofisticado ao nível da mecânica de fluídos. Trata-se de um processo dinâmico e muito rápido, pelo que conseguem dar quatro lambidas por segundo à velocidade de um metro no mesmo período de tempo”, destacou.
Desta forma, o gato torna-se no animal mais rápido do mundo a lamber, num recorde inalcançável para o ser humano, por exemplo. “Eu já tentei beber da mesma forma com essa velocidade e não consigo”, gracejou o investigador, que confessou ser um experimentalista.

Fechar a boca no “momento exacto”

Na base do processo a que os felinos recorrem para beber está a mecânica de fluídos, onde intervêm, entre outros parâmetros, a viscosidade, a gravidade e a inércia. Os gatos só recorrem a estes dois últimos. Quando bebem, há um equilíbrio entre a inércia – movimento vertical induzido pela língua do gato – e a gravidade. A coluna do líquido que está a ser ingerido forma-se por acção da primeira força, que inicialmente “vence” a gravidade. No entanto, à medida que o seu volume aumenta, a força gravítica começa a ganhar. Outra das “proezas” dos gatos consiste no facto de fecharem a boca no exacto instante em que o volume da coluna é máximo, de forma a optimizar o processo. “Eles instintivamente conseguem explorar a mecânica de fluídos de uma forma brilhante”, congratulou-se Pedro Reis.

Língua mecânica da ISS
O estudo começou do ponto de vista observacional, com recurso a câmaras especializadas para filmar a “alta velocidade”. Depois da análise das imagens e da teoria ter sido desenvolvida, houve a necessidade de testar vários parâmetros, pelo que os investigadores refizeram o processo em laboratório com recurso a uma “língua mecânica”. Utilizaram o protótipo de uma experiência a ser usado na Estação Espacial Internacional (ISS), que simula o movimento da língua dos felinos e conseguiram estabelecer os critérios para estudar mais pormenorizadamente o fenómeno: o tamanho do órgão muscular, a altura máxima e a velocidade a que se movia. Depois desta etapa, sentiram ainda a necessidade de testar o processo em felinos de maior porte, pois os gatos domésticos têm um tamanho muito similar, tornando-se insuficientes para comprovar que todos os animais desta família bebiam da mesma forma.

Começou a era da “Youtubelogia”

É nesta fase que o Youtube entra, pela primeira vez, na história da investigação científica. Para além de ter feito observações no Zoo New England – para medir a frequência de várias espécies de felinos -, Pedro Reis e os colegas recorreram ao site de partilha de vídeos para complementar as suas observações.

“O Youtube chegou à ciência, pela primeira vez. Começou a era da Youtubelogia e esta é só mais uma das vertentes inovadoras do estudo”, brincou o português, acrescentando que este recurso implicou várias formalidades legais, para que todo o processo não pudesse ser posto em causa futuramente.


Língua é um músculo hidro-estático pois não tem suporte esquelético (Foto: Micaela Pilotto, Roman Stocker e Pedro Reis)
Língua é um músculo hidro-estático pois não tem suporte esquelético (Foto: Micaela Pilotto, Roman Stocker e Pedro Reis)
Depois de todas as observações efectuadas, os investigadores concluíram ainda que os animais mais pesados, como os leões, bebem com uma frequência mais baixa, de forma a manter o equilíbrio entre a inércia e a gravidade.
Dos gatos à robótica
Apesar de poder parecer que este estudo trata apenas curiosidades científicas, o investigador português frisou que os resultados obtidos podem ser aplicados à robótica flexível, que estuda os músculos hidro-estáticos, isto é, que não têm suporte esquelético, como a língua, a tromba dos elefantes ou os braços dos polvos.
“É uma área em fase inicial, mas muito ‘na moda’ em robótica. Nós mostrámos que com estes órgãos conseguem-se funcionalidades muito complexas como beber a alta velocidade”, concluiu Pedro Reis, dizendo ainda que tinha sido “um prazer falar de ciência em português”, algo que não fazia com frequência há 15 anos.
Para ver vídeos das observações realizadas, clique aqui.http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=46003&op=all
Prof Anderson de Sousa
EEM Tomaz Pompeu de Sousa Brasil
                                                   DENSIDADE

(Massa Específica) : É a razão entre a massa de um fluido e o volume por ele ocupado. Ex.: 1 litro (dm3) de água tem massa igual a 1 kg, portanto a densidade da água é de 1 kg/dm3.

VISCOSIDADE DINÂMICA

É a propriedade dos fluidos que os faz resistir às forças que tendem a produzir seu escoamento. Os fluidos são classificados de acordo com a variação da sua viscosidade durante a atuação das forças de cisalhamento (produção de escoamento=maior velocidade da bomba).

Newtoniano- não se altera.

Dilatantes-aumenta. Pseudo plásticos-diminui.

De forma geral a viscosidade dos fluidos diminui com o aumento da temperatura.

PRESSÃO (MANOMÉTRICA) DE SUCÇÃO (Ps)

É a pressão na entrada da bomba, determinada pela altura de aspiração (-) ou afogamento (+) e pelasperdas por atrito na linha de sucção (-).

PRESSÃO (MANOMÉTRICA) DE DESCARGA (Pd)

É a pressão na saída da bomba, determinada pela altura de elevação (+) e pelas perdas por atrito na tubulação de descarga (+).

PRESSÃO DIFERENCIAL (Pdif)

Pdif = Pd - Ps.

PERDA DE CARGA ( P)

É a perda de energia (pressão) por atrito das moléculas de fluido com as paredes da tubulação. A perda de carga aumenta com o aumento da viscosidade, velocidade do fluido, rugosidade das paredes da tubulação, comprimento da tubulação e singularidades (válvulas, curvas, etc.).

PRESSÃO DE VAPOR

Pressão de vapor de um fluido a uma dada temperatura é aquela na qual o fluido coexiste em sua fase líquida e gasosa.

CAVITAÇÃO

Fenômeno que ocorre nos fluidos quando a pressão na bomba for menor que sua pressão de vapor, ou seja, o fluido forma micro bolhas de vapor que implodem quando atingem áreas de alta pressão e que geram enormes danos ao equipamento (erosão).

NPSH (NET POSITIVE SUCTION HEAD)·(1) DISPONÍVEL (NPSH d):

É a energia (pressão) com a qual o fluido chegará à bomba. Chama-se disponível, pois são as condições

de instalação que o determinam. Uma das formas de calculá-la veremos abaixo:··(2).

REQUERIDA (NPSHr):

É a energia (pressão) que a bomba requer para vencer as perdas e atritos internos a ela.

IMPORTANTE !!!

O NPSHd deve ser sempre maior que o NPSHr, para que possamos evitar assim a cavitação.

PULSAÇÃO

É o avanço descontínuo de fluido (e diafragma) na tubulação.

RITMO DE PULSAÇÕES

É o número de pulsações por unidade de tempo.

REFLUXO (SLIP)

Retorno (fuga) do fluido da descarga para a sucção da bomba, através de pequenas folgas que as

ligam.

GOLPE DE ARIÊTE

Impacto sobre as partes mecânicas de um elemento (válvula) em função de seu fechamento

(consequente aumento de pressão) e obstrução do fluxo. A energia cinética do fluido é dissipada sobre a válvula danificando-a por deformação.

ABRASÃO

É a ação de retirar material de um corpo (carcaça), através da ação de atrito de sólidos contra este corpo. Uma abrasão violenta gera o que chamamos de EROSÃO.

AUTOASPIRANTE

Equipamento capaz de succionar fluido após ter tido seu interior inundado por ele.

AUTO-ESCORVANTE

Equipamento capaz de succionar fluido antes mesmo de ter tido seu interior inundado por ele, ou seja, partiu a seco.


CORROSÃO

Reação química entre o fluido e um dos materiais da bomba, gerando perda de material e/ou alteração da estrutura (trincos) ao longo da estrutura do equipamento.

O QUE É UMA BOMBA?

São Máquinas Hidráulicas Operatrizes, isto é, máquinas que recebem energia potencial (força

motriz de um motor ou turbina), e transformam parte desta potência em energia cinética (movimento) e energia de pressão (força), cedendo estas duas energias ao fluído bombeado, de forma a recirculá-lo ou transportá-lo de um ponto a outro.

Daniel Laerte do Nascimento /E.E.M Profª Theolina de Muryllo Zacas



Como agem os xampus e condicionadores em seu cabelo

Ambos possuem, em sua formulação, moléculas de surfactantes. Os xampus e condicionadores diferem, basicamente, na carga do surfactante: os xampus contém surfactantes aniônicos, enquanto que os condicionadores têm surfactantes catiônicos. Quando o cabelo está sujo, ele contém óleo em excesso e uma série de partículas de poeira e outras sujeiras que aderem à superfície do cabelo. Esta mistura é, geralmente, insolúvel em água - daí a necessidade de um xampu para o banho. O surfactante ajuda a solubilizar as sujeiras, e lava o cabelo.
Um problema surge do fato de que surfactantes aniônicos formam complexos estáveis com polímeros neutros ou proteínas, como é o caso da queratina. O cabelo, após o uso do xampu, fica carregado eletrostaticamente, devido a repulsão entre as moléculas de surfactantes (negativas) "ligadas" à queratina. É aí que entra o condicionador: os surfactantes catiônicos interagem fracamente com polímeros e proteínas neutras, e são capazes de se agregar e arrastar as moléculas de xampu que ainda estão no cabelo. Nos frascos de condicionadores existem, ainda, alguns produtos oleosos, para repor a oleosidade ao cabelo, que foi extraída com o xampu. O cabelo, após o condicionador, fica menos carregado e, ainda, com mais oleosidade. Segundo este critério, não existe xampu "2 em 1", ou seja, uma formulação capaz de conter tanto um surfactante aniônico como um catiônico. Os produtos encontrados no mercado que se dizem ser "xampu 2 em 1" são, na verdade, xampus com surfactantes neutros ou, ainda, surfactantes aniônicos com compostos oleosos, que minimizam o efeito eletrostático criado pelo xampu normal.
http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/como-agem-os-xampus-e-condicionadores-em-seu-cabelo.html

Prof Anderson de Sousa
EEM Tomaz Pompeu de Sousa Brasil 















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