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Propriedades mecânicas

1. Mecânica dos Fluidos
Introdução
Propriedades Básicas dos
Fluidos

2. Introdução
Mecânica: Ciência que estuda o equilíbrio e o
movimento de corpos sólidos, líquidos e
gasosos, bem como as causas que provocam
este movimento;
Em se tratando somente de líquidos e gases,
que são denominados fluidos, recai-se no ramo
da mecânica conhecido como Mecânica dos
Fluidos.

3. Introdução
Mecânica dos Fluidos: Ciência que trata do
comportamento dos fluidos em repouso e em movimento.
Estuda o transporte de quantidade de movimento nos
fluidos.
Exemplos de aplicações:
O estudo do comportamento de um furacão;
O fluxo de água através de um canal;
As ondas de pressão produzidas na explosão de uma
bomba;
As características aerodinâmicas de um avião supersônico;

4. Por que estudar
Mecânica dos Fluidos?
O conhecimento e entendimento dos
princípios e conceitos básicos da Mecânica
dos Fluidos são essenciais na análise e
projeto de qualquer sistema no qual um
fluidofluido é o meio atuante

5. Por que estudar
Mecânica dos Fluidos?
O projeto de todos os meios de transporte requer a aplicação
dos princípios de Mecânica dos Fluidos. Exemplos:
as asas de aviões para vôos subsônicos e supersônicos
máquinas de grande efeito
aerobarcos
pistas inclinadas e verticais para decolagem
cascos de barcos e navios
projetos de submarinos e automóveis

6. Por que estudar
Mecânica dos Fluidos?
Projeto de carros e barcos de corrida (aerodinâmica);
Sistemas de propulsão para vôos espaciais;
Sistemas de propulsão para fogos de artifício;
Projeto de todos os tipos de máquinas de fluxo incluindo
bombas, separadores, compressores e turbinas;
Lubrificação;
Sistemas de aquecimento e refrigeração para
residências particulares e grandes edifícios comerciais;

7. Por que estudar
Mecânica dos Fluidos?
O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma
(1940) evidencia as possíveis conseqüências que
ocorrem, quando os princípios básicos da Mecânica
dos Fluidos são negligenciados;
A ponte suspensa apenas 4 meses depois de ter sido
aberta ao tráfego, foi destruída durante um vendaval;
Inicialmente, sob a ação do vento, o vão central pôs-
se a vibrar no sentido vertical, passando depois a
vibrar torcionalmente, com as torções ocorrendo em
sentido oposto nas duas metades do vão. Uma hora
depois, o vão central se despedaçava

8. Por que estudar
Mecânica dos Fluidos?

9. Por que estudar
Mecânica dos Fluidos?
O sistema de circulação do sangue no corpo humano
é essencialmente um sistema de transporte de fluido
e como conseqüência o projeto de corações e
pulmões artificiais são baseados nos princípios da
Mecânica dos Fluidos;
O posicionamento da vela de um barco para obter
maior rendimento com o vento e a forma e superfície
da bola de golfe para um melhor desempenho são
ditados pelos mesmos princípios.

10. Aceno Histórico
Até o início do século o estudo dos fluidos foi
efetuado essencialmente por dois grupos –
Hidráulicos e Matemáticos;
Os Hidráulicos trabalhavam de forma empírica,
enquanto os Matemáticos se concentravam na forma
analítica;
Posteriormente tornou-se claro para pesquisadores
eminentes que o estudo dos fluidos deve consistir em
uma combinação da teoria e da experiência;

11. Importância
Nos problemas mais importantes, tais como:
Produção de energia
Produção e conservação de alimentos
Obtenção de água potável
Poluição
Processamento de minérios
Desenvolvimento industrial
Aplicações da Engenharia à Medicina
Sempre aparecem cálculos de:
Perda de carga
Forças de arraste
Trocas de calor
Troca de substâncias entre fases

12. Importância
Desta forma, torna-se importante o
conhecimento global das leis tratadas no
que se denomina Fenômenos de
Transporte.

13. Os Fenômenos de Transporte na
Engenharia

Engenharia Civil e ArquiteturaEngenharia Civil e Arquitetura
Constitui a base do estudo de hidráulica e
hidrologia e tem aplicações no conforto térmico
em edificações

14. Os Fenômenos de Transporte na
Engenharia

Engenharias Sanitária e AmbientalEngenharias Sanitária e Ambiental
Estudos da difusão de poluentes no ar, na
água e no solo

15. Os Fenômenos de Transporte na
Engenharia

Engenharia MecânicaEngenharia Mecânica
Processos de usinagem, processos de
tratamento térmico, cálculo de máquinas
hidráulicas, transferência de calor das
máquinas térmicas e frigoríficas e Engenharia
aeronáutica

16. Os Fenômenos de Transporte na
Engenharia

Engenharia Elétrica e EletrônicaEngenharia Elétrica e Eletrônica
Importante nos cálculos de dissipação de
potência, seja nas máquinas produtoras ou
transformadoras de energia elétrica, seja na
otimização do gasto de energia nos
computadores e dispositivos de comunicação;

17. Quais as diferenças
fundamentais entre
fluido e sólido?
Fluido é mole e
deformável
Sólido é duro e
muito pouco
deformável

18. Passando para uma
linguagem científica:
 A diferença fundamental entre sólido e fluido
está relacionada com a estrutura molecular:
Sólido: as moléculas sofrem forte força de atração
(estão muito próximas umas das outras) e é isto
que garante que o sólido tem um formato próprio;
Fluido: apresenta as moléculas com um certo grau
de liberdade de movimento (força de atração
pequena) e não apresentam um formato próprio.

19. Fluidos:Líquidos e Gases
Líquidos:
- Assumem a forma dos
recipientes que os
contém;
-Apresentam um volume
próprio (constante);
-Podem apresentar uma
superfície livre;

20. Gases e vapores:
-apresentam forças de
atração intermoleculares
desprezíveis;
-não apresentam nem
um formato próprio e
nem um volume próprio;
-ocupam todo o volume
do recipiente que os
contém.
Fluidos:Líquidos e Gases

21. Teoria Cinética Molecular
“Qualquer substância pode
apresentar-se sob qualquer dos
três estados físicos
fundamentais, dependendo das
condições ambientais em que se
encontrarem”

22. Estados Físicos da Matéria

23. Fluidos
De uma maneira geral, o fluido é caracterizado
pela relativa mobilidade de suas moléculas que,
além de apresentarem os movimentos de
rotação e vibração, possuem movimento de
translação e portanto não apresentam uma
posição média fixa no corpo do fluido.

24. Fluidos x Sólidos
A principal distinção entre sólido e fluido, é pelo
comportamento que apresentam em face às
forças externas.
Por exemplo, se uma força
de compressão fosse usada
para distinguir um sólido de
um fluido,
este último seria inicialmente
comprimido, e a partir de um
certo ponto ele se
comportaria
exatamente como se fosse
um sólido, isto é, seria
incompressível.

25. Fatores importantes na
diferenciação entre sólido
e fluido
O fluido não resiste a
esforços tangenciais
por menores que estes
sejam, o que implica
que se deformam
continuamente.
F

26. Já os sólidos, ao
serem solicitados
por esforços,
podem resistir,
deformar-se e ou
até mesmo
cisalhar.
Fatores importantes na
diferenciação entre sólido
e fluido

27. Fluidos x Sólidos
Os sólidos resistem às forças de cisalhamento
até o seu limite elástico ser alcançado (este
valor é denominado tensão crítica de
cisalhamento), a partir da qual experimentam
uma deformação irreversível, enquanto que os
fluidos são imediatamente deformados
irreversivelmente, mesmo para pequenos
valores da tensão de cisalhamento.

28. Fluidos: outra definição
Um fluido pode ser definido como
uma substância que muda
continuamente de forma enquanto
existir uma tensão de cisalhamento,
ainda que seja pequena.

29. Propriedades dos fluidos
Massa específica - 
- É a razão entre a massa do fluido e o
volume que contém essa massa (pode
ser denominada de densidade
absoluta)
Sistema SI............................Kg/mSistema SI............................Kg/m
33
V
m
volume
massa


30. Massas específicas de
alguns fluidos
Fluido  (Kg/m
3
)
Água destilada a 4
o
C 1000
Água do mar a 15
o
C 1022 a 1030
Ar atmosférico à pressão
atmosférica e 0
o
C
1,29
Ar atmosférico à pressão
atmosférica e 15,6
o
C
1,22
Mercúrio 13590 a 13650
Petróleo 880

31. Propriedades dos fluidos
 Peso específico - 


- É a razão entre o peso de um dado fluido e o
volume que o contém;
- O peso específico de uma substância é o seu
peso por unidade de volume;
Sistema SI............................N/mSistema SI............................N/m
33
V
G
volume
peso

W

32. Propriedades dos fluidos
Relação entre peso específico e
massa específica
g
V
gm
V
G



W

33. Propriedades dos fluidos
Volume Específico - V
s
V
s= 1/ =V/m
- É definido como o volume ocupado
pela unidade de massa de uma
substância, ou seja, é o inverso da
massa específica
Sistema SI............................m3/KgSistema SI............................m3/Kg

34. Propriedades dos fluidos
Densidade Relativa - δ (ou
Densidade)
É a relação entre a massa específica de
uma substância e a de outra tomada
como referência
δ = 

o

35. Propriedades dos fluidos
Densidade Relativa - δ (ou Densidade)
Para os líquidos a referência adotada é a
água a 4
o
C
Sistema SI.....................ρ
0 = 1000kg/m
3

36. Propriedades dos fluidos
Densidade Relativa - δ (ou Densidade)
Para os gases a referência é o ar atmosférico
a 0
o
C
Sistema SI................. ρ
0
= 1,29 kg/m
3