Hidrostática e Hidrodinâmica

DISCIPLINA:

FÍSICO-QUÍMICA

EPO.007.15

N.º DO MÓDULO

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NOME DO MÓDULO

HIDROSTÁTICA E HIDRODINÂMICA

CARGA HORÁRIA:

21HORAS

DOCENTE/FORMADOR:

ELSA REIS LEANDRO ANDRÉ TAVARES REIS COSTA

NOME DO ALUNO

ANDRÉ ALMEIDA MOEBERT

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Índice Introdução ............................................................................................................................................ 3 O contributo do princípio de Arquimedes no desenvolvimento ocorrido na área da construção naval e na construção de dirigíveis ............................................................................................................... 4 Porque voam os aviões? ...................................................................................................................... 5 Porque os navios flutuam e os submarinos afundam? ......................................................................... 6 A vida de Bernoulli, seu contributo para a física, as áreas onde obteve maior destaque e o seu percurso académico. ............................................................................................................................ 7 Aplicações da equação de Bernoulli .................................................................................................... 8 A hidrodinâmica do dia a dia ............................................................................................................. 11 Conclusão .......................................................................................................................................... 13 Web grafia ......................................................................................................................................... 14

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Introdução Nos fizemos um trabalho de pesquisa sobre o tema Hidrodinâmica e Hidrostática, no qual não sabemos muita informação mas fomos a Internet e ficamos a saber muitas mais coisas.

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O contributo do princípio de Arquimedes no desenvolvimento ocorrido na área da construção naval e na construção de dirigíveis O Princípio de Arquimedes está na base dos grandes desenvolvimentos ocorridos na área da construção naval ao longo dos séculos. Ainda hoje, mesmo ressurgimento recente da indústria da construção de dirigíveis, os engenheiros não podem prescindir deste importante princípio científico. O ar atmosférico é um fluido, pelo que os corpos nele “mergulhados”, como balões ou dirigíveis, também se comportam de acordo com as leis da hidrostática.

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Porque voam os aviões?

Para voar, o avião necessita antes de tudo de velocidade, conseguida pela ação de um motor, responsável pela movimentação das hélices, que empurram o ar para trás e o avião para a frente. Quando o avião atinge determinada velocidade, são as asas que o fazem decolar. Elas têm a parte superior curva e a inferior quase reta.

Quando o ar é cortado pela asa, ele atinge uma velocidade maior na parte superior (pois a superfície a ser percorrida é maior) do que na parte inferior. Isso causa uma diferença de pressão que empurra o avião para cima, superando seu peso. Na página Como Funciona, do site Sala de Física, você encontra uma explicação detalhada sobre o funcionamento do avião e outras engenhocas.

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Porque os navios flutuam e os submarinos afundam?

O navio não afunda porque, na água, ele sofre o efeito de duas forças contrárias: o Peso, que age de cima para baixo e o Empuxo, que age de baixo para cima. O equilíbrio entre essas duas forças faz com que o navio flutue.

Além disso, os navios são estruturas ocas, por isso, sua densidade média (considerando a parte de aço e a parte cheia de ar) é menor do que a densidade da água. Os submarinos, por exemplo, têm enormes reservatórios que podem ser preenchidos com água (para submergir) ou esvaziados (para flutuar). Quando os reservatórios estão cheios de água, a densidade média do submarino é maior do que a da água.

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A vida de Bernoulli, seu contributo para a física, as áreas onde obteve maior destaque e o seu percurso académico.

Daniel Bernoulli (Groningen, 8 de fevereiro de 1700 — Basileia, 17 de março de 1782) foi um matemático suíço, membro de uma família de talentosos matemáticos, físicos e filósofos. É particularmente lembrado por suas aplicações da matemática à mecânica, especialmente a mecânica de fluidos, e pelo seu trabalho pioneiro em probabilidade e estatística, e o primeiro a entender a pressão atmosférica em termos moleculares.

Ele imaginou um cilindro vertical, fechado com um pistão no topo, o pistão tendo um peso sobre ele, ambos o pistão e o peso sendo suportados pela pressão dentro do cilindro. Ele descreveu o que ocorria dentro do cilindro como: "Imagine que a cavidade contenha partículas muito pequenas, que se movimentam freneticamente para lá e para cá, de modo que quando estas partículas batam no pistão elas o sustentam com repetidos impactos, formando um fluido que expande sobre si caso o peso for retirado ou diminuído ..."

Seu relato, apesar de correto, não foi aceito de maneira geral. A maioria dos cientistas acreditava que as moléculas de um gás estavam em repouso, repelindo-se à distância, fixas de alguma forma por um éter. Newton mostrou que PV = constante era uma consequência dessa teoria, se a repulsão dependesse inversamente com o quadrado da distância. De fato, em 1820 um inglês, John Herapath, deduziu uma relação entre pressão e velocidade molecular, e tentou publicá-la pela Royal Society (a academia de ciências britânica). Foi rejeitada pelo presidente, Humphry Davy, que replicou que igualando pressão e temperatura, como feito por Herapath, implicava que deveria existir um zero absoluto de temperatura, uma ideia que Davy relutava em aceitar.

Foi contemporâneo e amigo íntimo de Leonhard Euler. Mudou-se para São Petersburgo em 1724, como professor de matemática, mas foi infeliz lá, e uma doença em 1733 lhe deu uma desculpa para retirar-se. Retornou para a Universidade de Basel, onde ocupou a cátedra sucessiva de medicina, metafísica e filosofia natural, até a sua morte.

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É o mais antigo escritor que tentou formular uma teoria cinÊtica de gases, aplicando-a para explicar a Lei de Boyle-Mariotte.

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Aplicações da equação de O princípio de Bernoulli, também denominado equação de Bernoulli ou Trinômio de Bernoulli, ou ainda Teorema de Bernoulli descreve o comportamento de um fluido movendo-se ao longo de uma linha de corrente e traduz para os fluidos o princípio da conservação da energia.

Foi exposto por Daniel Bernoulli em sua obra Hidrodinâmica (1738) e expressa que num fluido ideal (sem viscosidade nem atrito) em regime de circulação por um conduto fechado, a energia que possui o fluido permanece constante ao longo de seu percurso. A energia de um fluido em qualquer momento consta de três componentes: Cinética: é a energia devida à velocidade que possua o fluido.

Potencial gravitacional: é a energia devida à altitude que um fluido possua.

Energia de fluxo: é a energia que um fluido contém devido à pressão que possui.

A seguinte equação conhecida como "Equação de Bernoulli" (Trinômio de Bernoulli) consta destes mesmos termos.

\frac{V^2 \rho}{2}+{P}+{\rho g h}=constante onde: V = velocidade do fluido na seção considerada. g = aceleração gravitacional h = altura na direção da gravidade desde uma cota de referência.

P = pressão ao longo da linha de corrente. \rho = densidade do fluido.

Para aplicar a equação se deve realizar as seguintes suposições: Viscosidade (atrito interno) = 0 Ou seja, se considera que a linha de corrente sobre a qual se aplica se encontra em uma zona 'não viscosa' do fluido.

Caudal (ou vazão) constante Fluxo incompressível, onde ρ é constante.

A equação se aplica ao longo de uma linha de corrente ou em um fluxo rotacional.

Ainda que nome da equação se deve a Bernoulli, a forma acima exposta foi apresentada primeiramente por Leonhard Euler.

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Um exemplo de aplicação do princípio é encontrado no fluxo de água em tubulação.

Aplicações do Princípio de Bernoulli Airsoft, Chaminés, Tubulações, Natação, Sustentação de aviões, Movimento de uma bola com efeito, Carburador de automóvel, Fluxo de fluido a partir de um tanque, Dispositivos de Venturi

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A hidrodinâmica do dia a dia A hidrodinâmica é a responsável pelo estudo do movimento dos fluídos. Sua aplicação prática acontece nos sistemas de abastecimento de água, irrigação das terras, entre outros.

Abordaremos as noções básicas da hidrodinâmica.

Tipos e Escoamento: Escoamento Estacionário – também conhecido como laminar, é obtido quando a velocidade de escoamento é pequena, ou seja, quando a velocidade de escoamento for a mesma em todos os pontos. Ex.: a água de um rio calmo, escoamento de ar e gases.

Escoamento não estacionário – ou turbulento é quando a velocidade do fluído varia no decorrer do tempo. Ex.: quedas d´água em virtude de rochas e outros obstáculos existentes.

O tamanho dos tubos (diâmetro) e a viscosidade do fluído influenciam muito no escoamento de fluídos através de tubos, isso porque, com a viscosidade, aparecem forças de movimento relativo entre as camadas do fluído, o que ocasiona a dissipação de energia mecânica.

Vazão É definida como a razão entre o volume e o tempo.

Onde: Q = vazão V = volume do fluído t = tempo Sua unidade no SI é m³/s.

Equação da Continuidade Determinada por Castelli, discípulo de Galileu, diz que quanto menor a seção, maior a velocidade com que se escoa o fluído.

Velocidade da Pressão

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A velocidade do fluído, ao passar de uma área maior para uma menor, aumenta, em razão da pressão do fluído na parte larga ser maior do que na parte estreita. Essa definição também é baseada pela equação de continuidade.

Equação de Bernoulli Também chamada de equação fundamental da hidrodinâmica, foi desenvolvida baseada nos estudos voltados para a energia de escoamento dos fluídos Onde: p = pressão (energia potencial por unidade de volume) dgh = pressão hidrostática (energia potencial gravitacional por unidade de volume) dv/2 = pressão dinâmica (energia cinética por unidade de volume)

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Conclusão Nós concluímos que a Hidrostática e Hidrodinâmica está mais presente nas nossas vidas do que nos pensamos e com este trabalho ficamos a saber quais a pessoas que contribuíram para este desenvolvimento

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Web grafia Wikipédia; Manual da disciplina de Física Química