Aula 3 – Estática dos Fluidos

7/22/2019 Aula 3 Esttica dos Fluidos

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Mecnica dos Fluidos

Aula 3 Esttica dos Fluidos,

Definio de Presso

Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues


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Tpicos Abordados Nesta Aula

Esttica dos Fluidos.

Definio de Presso Esttica.

Unidades de Presso.

Converso de Unidades de Presso.

Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Mecnica dos Fluidos


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Esttica dos Fluidos


Mecnica dos Fluidos

A esttica dos fluidos a ramificao damecnica dos fluidos que estuda ocomportamento de um fluido em umacondio de equilbrio esttico, ao longo

dessa aula so apresentados os conceitosfundamentais para a quantificao esoluo de problemas relacionados

presso esttica e escalas de presso.


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Definio de Presso


A presso mdia aplicada sobre uma

superfcie pode ser definida pela relaoentre a fora aplicada e a rea dessasuperfcie e pode ser numericamentecalculada pela aplicao da equao a

seguir.

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FP =


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Unidade de Presso no Sistema Internacional


Como a fora aplicada dada em Newtons [N] e a rea em metro aoquadrado [m], o resultado dimensional ser o quociente entre essasduas unidades, portanto a unidade bsica de presso no sistemainternacional de unidades (SI) N/m (Newton por metro aoquadrado).

A unidade N/m tambm usualmente chamada de Pascal (Pa),portanto muito comum na indstria se utilizar a unidade Pa e os

seus mltiplos kPa (quilo pascal) e MPa (mega pascal). Desse modo,as seguintes relaes so aplicveis:

1N/m = 1Pa

1kPa = 1000Pa = 10Pa

1MPa = 1000000Pa = 106Pa

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Outras Unidades de Presso


Na prtica industrial, muitas outras unidades para aespecificao da presso tambm so utilizadas, essasunidades so comuns nos mostradores dos manmetros

industriais e as mais comuns so: atm, mmHg, kgf/cm,bar, psi e mca. A especificao de cada uma dessasunidades est apresentada a seguir.

atm (atmosfera) mmHg (milmetro de mercrio)

kgf/cm (quilograma fora por centmetro ao quadrado) bar (nomenclatura usual para presso baromtrica)

psi (libra por polegada ao quadrado) mca (metro de coluna dgua)

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Tabela de Converso de Unidades de Presso


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Dentre as unidades definidas de presso, tem-se um destaque maiorpara a atm (atmosfera) que teoricamente representa a pressonecessria para se elevar em 760mm uma coluna de mercrio,

assim, a partir dessa definio, a seguinte tabela para a conversoentre unidades de presso pode ser utilizada.

1atm = 760mmHg

1atm = 760mmHg = 101230Pa 1atm = 760mmHg = 101230Pa = 1,0330 kgf/cm

1atm = 760mmHg = 101230Pa = 1,0330 kgf/cm = 1,01bar

1atm = 760mmHg = 101230Pa = 1,0330 kgf/cm = 1,01bar = 14,7psi

1atm = 760mmHg = 101230Pa = 1,0330 kgf/cm = 1,01bar = 14,7psi = 10,33mca


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Presso Atmosfrica e Barmetro de Torricelli


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Sabe-se que o ar atmosfrico exerce uma presso sobre tudo que existe na superfcieda Terra. A medida dessa presso foi realizada por um discpulo de Galileu chamadoEvangelista Torricelli, em 1643.

Para executar a medio, Torricelli tomou um tubo longo de vidro, fechado em uma daspontas, e encheu-o at a borda com mercrio. Depois tampou a ponta aberta e,invertendo o tubo, mergulhou essa ponta em uma bacia com mercrio. Soltando aponta aberta notou que a coluna de mercrio descia at um determinado nvel eestacionava quando alcanava uma altura de cerca de 760 milmetros.

Acima do mercrio, Torricelli logo percebeu que havia vcuo e que o peso do mercriodentro do tubo estava em equilbrio esttico com a fora que a presso do ar exerciasobre a superfcie livre de mercrio na bacia, assim, definiu que a presso atmosfricalocal era capaz de elevar uma coluna de mercrio em 760mm, definindo desse modo apresso atmosfrica padro.

O mercrio foi utilizado na experincia devido a sua elevada densidade, se o lquido

fosse gua, a coluna deveria ter mais de 10 metros de altura para haver equilbrio, poisa gua cerca de 14 vezes mais leve que o mercrio.


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O Barmetro de Torricelli


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Dessa forma, Torricelli concluiu que essas variaes mostravam que a pressoatmosfrica podia variar e suas flutuaes eram medidas pela variao na altura dacoluna de mercrio. Torricelli no apenas demonstrou a existncia da presso do ar,mas inventou o aparelho capaz de realizar sua medida, o barmetro como pode seobservar na figura.


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Exerccio 1


1) Uma placa circular com dimetro igual a0,5m possui um peso de 200N, determine

em Pa a presso exercida por essa placaquando a mesma estiver apoiada sobre osolo.

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Soluo do Exerccio 1


rea da Placa:

m2

Determinao da Presso:

N/m2

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4

2d

A

=

45,02

= A

19625,0=A

A

FP =

19625,0

200=P

1,1019=P

Pa1,1019=P


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Exerccio 2


2) Determine o peso em N de uma placaretangular de rea igual a 2m de forma aproduzir uma presso de 5000Pa.

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Soluo do Exerccio 2


Clculo do Peso:

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A

FP =

APF =

25000 =F 10000=F N

A Fora calculadacorresponde ao peso

da placa


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Exerccios Propostos


1) Uma caixa d'gua de rea de base

1,2m X 0.5 m e altura de 1 m pesa1000N que presso ela exerce sobre osolo?

a) Quando estiver vazia

b) Quando estiver cheia com gua

Dados: H2O = 10000N/m, g = 10m/s.

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Exerccios Propostos


3) Converta as unidades de presso para o sistema indicado. (utilizeos fatores de converso apresentados na tabela).

a) converter 20psi em Pa.

b) converter 3000mmHg em Pa.

c) converter 200kPa em kgf/cm.

d) converter 30kgf/cm em psi.

e) converter 5bar em Pa. f) converter 25mca em kgf/cm.

g) converter 500mmHg em bar.

h) converter 10psi em mmHg.

i) converter 80000Pa em mca. j) converter 18mca em mmHg.

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Exerccios Propostos


4) Converta as unidades de presso para o sistemaindicado. (utilize os fatores de converso apresentados na

tabela). a) converter 2atm em Pa.

b) converter 3000mmHg em psi.

c) converter 30psi em bar. d) converter 5mca em kgf/cm.

e) converter 8bar em Pa.

f) converter 10psi em Pa.

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Prxima Aula

Teorema de Stevin.

Princpio de Pascal.


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