Disciplinas Mecânica dos Fluidos

Introdução à Mecânica dos Fluidos

Oi pessoal, nessa aula faremos uma introdução à mecânica dos fluidos.

O que é Mecânica dos Fluidos?

Assista essa aula em vídeo

A mecânica dos fluidos é a ciência que estuda o comportamento de fluidos que estão em repouso e fluidos que estão em movimento, certo? Além disso, trata da interação desses fluidos com o meio em que eles vão estar.

Quando a gente fala de fluido em repouso, falamos de estática dos fluidos. E, quando a gente fala de fluidos em movimento, falamos da dinâmica dos fluidos. Vocês podem encontrar esses dois termos em qualquer livro.

O que é Fluido?

A gente pode ver algumas definições diferentes de fluido. Vocês podem achar por aí que fluido é toda substância que pode se deformar e tomar a forma do recipiente na qual ela está inserida. Então, aí a gente vê que fluido já vai englobar substâncias líquidas e gasosas, certo?

Tudo o que você colocar em algum recipiente, que tomar a forma daquele recipiente, vai ser um fluido. Outra definição de fluido, que já é um pouco mais técnica, um pouco mais voltada para a engenharia, é que fluido é toda substância que, submetida a uma tensão de cisalhamento, vai ter uma deformação contínua. Enquanto essa tensão continuar inserida no nosso fluido, ele vai continuar se deformando. Então, não importa quão pequena essa tensão de cisalhamento seja, o fluido vai continuar se deformando enquanto essa tensão estiver agindo em cima dele.

Nos sólidos, a gente sabe que a tensão de cisalhamento é proporcional à deformação, porém nos fluidos não.
Nos fluidos a tensão vai ser proporcional à taxa de deformação que aquele fluido vai estar sofrendo.

Condição de não-escorregamento

Vamos imaginar que temos um fluido líquido escoando dentro de um tubo não poroso. O líquido que não estiver em contado com as extremidades do tubo vai escoar normalmente. A parte líquida que está em contado com as extremidades, achamos que ela está escoando, mas ela não está, a velocidade dela é nula. Isso é a condição de não escorregamento, quando o fluido entra em contato com a extremidade do tubo e sua velocidade é nula.

Quando a gente tiver essa situação, vai ser mais ou menos como na figura.

Introdução a Mecânica dos Fluidos

Vamos imaginar que nessa figura a gente tem a extremidade de um tubo e, na esquerda, temos a velocidade do fluido que está entrando no escoamento para dentro do tubo. A partir do momento em que o fluido entra, a gente já tem esse perfil de velocidade, na direita; a velocidade já deixa de ser bonitinha e toda igual, e passa a ser variada. O que acontece nesse caso?

Como a gente sabe, a partícula de fluido está em contado com o tubo está com a velocidade nula. Devido a viscosidade do fluido, ela vem desacelerando as partículas de fluido que estão acima dela, e isso é responsável pela criação do perfil de velocidade do nosso fluido. E, a região adjacente à superfície, onde o perfil de velocidade tem efeito significativo, é chamada de camada limite. E se a parede do tubo for móvel?

Se a parede for móvel, a partícula que está em contato com ela vai ter a mesma velocidade da parede.

Espero que tenha ajudado a entender melhor. Por enquanto é só isso, até a próxima! Continue estudando outras disciplinas: Fenômenos de Transporte, Cálculo, Física

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