Mecânica dos Fluidos
Esforços de Massa e de
Superfície
Esforços de Massa e de
Superfície
Dada uma determinada porção de fluido no espaço
submetida a ação da gravidade dois tipos básicos
de esforços poderão atuar: os de massa e os de
superfície
Esforços de Massa

São aqueles que, tais como os devidos à ação da
gravidade, se desenvolvem à distância;

Recebem esta denominação porque a intensidade
destes esforços será tão maior quanto maior for a
massa contida na porção de fluido;

Os esforços de massa são também chamados de
esforços de campo por dependerem de existência de
um campo gravitacional para se manifestarem.
Esforços de Massa

Exemplos:

Peso, devido ao campo gravitacional;

Força elétrica, devido a um campo elétrico;

Força magnética, devido a um campo magnético;
Estas forças são proporcionais ao volume dos corpos
Esforços de Superfície

Também denominados de esforços de contato;

Compreendem todos os esforços que se
desenvolvem através do contato físico entre as
partículas fluidas ou entre essas e as
superfícies sólidas que limitam a massa fluida
em questão
Esforços de Superfície

Exemplos:

Forças de Atrito;

Forças devido à pressão;

Forças devido às tensões cisalhantes nos
escoamentos
Estas forças são proporcionais à área da superfície
sobre a qual atuam
Esforços de Massa e de
Superfície
A força ∆F pode ser desmembrada em suas
componentes normal (∆N) e tangencial (∆T)
Peso da porção fluida
(esforço de massa)
Esforços de Massa e de
Superfície
Vetor Tensão Tangencial

A aplicação de esforços tangenciais sobre os
fluidos faz com que eles escoem;

A velocidade de escoamento de cada fluido,
correspondente a dada tensão tangencial que
lhe é aplicada, depende de sua viscosidade;

Quanto menor o valor desta grandeza maior
será sua velocidade de escoamento para um
mesmo valor da tensão tangencial;
Vetor Tensão Tangencial
Vetor Tensão Normal ou
Pressão

Pelo menos três características são básicas
para definição de um vetor:

Módulo
 Direção
 Sentido
Vetor Tensão Normal ou
Pressão

A direção da pressão é a normal à superfície; uma vez
definida a superfície fica automaticamente definida a
direção da pressão;

O sentido será o de fora para dentro, ou seja, o da
compressão

Não há como tracionar fluidos. Os fluidos não resistem
a esforços de tração (embora líquidos muito puros
possam resistir a pequenos esforços deste tipo)
Vetor Tensão Normal ou
Pressão

Para efeitos práticos, o vetor pressão sempre
tem definidas duas de suas características
básicas: direção e sentido;

Em quase todas as aplicações a pressão é
tratada como uma grandeza escalar.
Unidades de Força e Pressão
As unidades coerentes de pressão obedecem à
fórmula:
Unidades de Força e Pressão

A unidade de pressão no sistema S.I. é o
newton/m2 (N/m2), que recebe o nome de
pascal (Pa);

Um pascal é a pressão uniforme que determina
empuxo de intensidade um newton em
superfície plana com área igual a um metro
quadrado”.
Pressão Atmosférica Normal


Para uniformizar estudos que dependem das
condições atmosféricas, adota-se um valor
padrão para as condições normais de
temperatura e pressão;
Os valores da atmosfera padrão, no nível do
mar são:





p = 760,0 mmHg = 101,325 kPa
T = 15oC = 288K
ρ = 1,2232 kg/m3
γ = 11,9 N/m3
μ = 1,777 x 10-5 N.s/m2
Pressão Atmosférica Normal
É a pressão equivalente à
exercida por uma coluna
de mercúrio de 760 mm
de altura, exatamente a
0°C, sob gravidade
normal
(gn= 980,665cm/s2 = 9,806 65m/s2)
Pressão Atmosférica Normal


Freqüentemente se especificam as pressões
dando a altura da coluna de mercúrio que a 0°C
exerce a mesma pressão;
Assim, é costume expressar a pressão em
milímetros de mercúrio (mmHg), unidade de
pressão que recebe, também, o nome de Torr
em homenagem a Torricelli:
1 mmHg = 1 Torr = 13,5955 g/cm3 x 980,665 cm/s2 x 0,1 cm =
133,326 Pa
1 cmHg = 10 Torr = 1333 Pa
Medidas de pressão


As medidas de pressão são realizadas em relação
a uma determinada pressão de referência;
Adota-se como referência a pressão nula existente
no vácuo absoluto ou a pressão atmosférica local;
pefetiva
p= pabs
pabs= patm + pefetiva
patm = patmosférica local
p=0 (vácuo absoluto)
Pressão Efetiva

Em muitos problemas de engenharia, interessanos apenas conhecer o valor da parcela de
pressão, acima da pressão atmosférica;

A essa pressão, que só começa a ser
considerada a partir da pressão atmosférica
denominamos pressão efetiva

Desse conceito: pressão atmosférica efetiva é
nula.
Pressão Absoluta

A pressão efetiva somada à pressão
atmosférica local denomina-se pressão absoluta

A pressão absoluta começa a ser contada a
partir do zero absoluto;

A pressão efetiva começa a ser contada a partir
da pressão atmosférica
Instrumentos de Medição de
pressão

Manômetros: Indicam a diferença entre a pressão
medida e a pressão atmosférica local;

Os Manômetros medem a pressão efetiva que
pode ser positiva ou negativa (pressões de vácuo –
menores que a pressão atmosférica);

Barômetros: medem a pressão atmosférica local;

O Barômetro de mercúrio (mais simples) consiste
em um tubo de vidro cheio de mercúrio com sua
extremidade aberta imersa em um recipiente com
mercúrio
Pressão Efetiva e Absoluta
Aplicações Práticas
Aplicações Práticas
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Pesquisar situações práticas de utilização de
instrumentos de medição de pressão;
Pesquisar sobre:
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Cavitação;
Golpe de Aríete;
Capilaridade (Tubos Capilares)
Coesão e Adesão;