HIDRODINÂMICA
Conceitos iniciais
Prof. Victor
Física | 2ª Série | Ensino Médio
FLUIDOS
São corpos cujas moléculas não guardam suas posições relativas e, por
isso, tomam a forma do recipiente que os contém. Em condições
favoráveis, escoam.
Gases e líquidos são classificados como fluidos.
FLUIDO(REAL) E FLUIDO IDEAL
Os fluidos são constituídos por um grande número de moléculas em
movimento desordenado e em constantes colisões.
Para que possamos entender a diferença entre fluido "real" e fluido
ideal, considere que um fluido é colocado em movimento em um cano
horizontal devido a uma diferença de pressão, entre suas extremidades,
aplicada externamente no instante inicial.
FLUIDO(REAL) E FLUIDO IDEAL
Por que o volume de fluido considerado não permanece em movimento,
uma vez que não há variação da energia potencial desse volume?
Se não há variação na área de secção reta do cano, a velocidade não
deveria permanecer a mesma?
O fluido não permanece em movimento com a mesma velocidade pois se
trata de um FLUIDO REAL, ou seja, no qual há dissipação de energia na
forma de calor ou através de outras formas de energia.
FLUIDO(REAL) E FLUIDO IDEAL
Parte da energia dissipada na animação se deve a existência de atrito
entre as camadas do fluido que escoa, ou seja, há efeitos de forças de
atrito macroscópicas entre as camadas do fluido, dando origem a uma
propriedade macroscópica chamada viscosidade.
Portanto, um fluido é chamado de ideal ou perfeito, quando tiver
densidade constante em todos os pontos do espaço e em todos os
instantes de tempo, ou seja, for incompressível.
EM RESUMO
Em um fluido ideal ou perfeito, basicamente devemos assumir que:
1º) Não há dissipação de energia devido a atritos internos (viscosidade)
entre as partículas do fluido, nem devido a interações das partículas do
fluido com o ambiente;
2º) Não há troca de energia na forma de calor entre as partículas do
fluido, nem das partículas de fluido com o ambiente;
FLUIDO(REAL) E FLUIDO IDEAL
Fluido Real
Fluido Ideal
(Parte da energia potencial gravitacional
é perdida devido ao atrito entre as
camadas do fluido, transformado
integralmente em calor)
(Toda energia potencial gravitacional
se transforma em energia cinética)
VISCOSIDADE
É definida como a resistência que um fluido oferece ao seu próprio
movimento.
Existe uma força coesiva entre as moléculas do líquido e da placa.
VISCOSIDADE
Quanto maior for a viscosidade do fluido, menor será a sua capacidade
de escoar (fluir) e maior será a força de atrito entre o fluido e as paredes
do recipiente onde ele está escoando.
TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA
É resultado das ligações de hidrogênio , que são forças intermoleculares
causadas pela atração dos hidrogênios (H+) com os oxigênios das
_
moléculas vizinhas (O ).
A força de atração das moléculas na superfície da água é diferente da
força entre as moléculas abaixo da superfície. Veja a figura a seguir.
TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA
Ligações de hidrogênio
restritas às moléculas ao lado
e abaixo, pois não há
moléculas acima delas;
Atração por outras moléculas
de água em todas as direções:
para cima, para baixo, para a
esquerda, para a direita, para
frente e para trás;
TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA
A desigualdade de atrações na superfície da água provoca a contração do líquido
criando uma fina camada (membrana) elástica nela.
A tensão superficial da água é a maior de todos os líquidos e vale 7,2 x 109 N/m.
A FORMA ESFÉRICA DAS GOTAS DE ÁGUA
Resulta do equilíbrio estabelecido
entre a tensão superficial da água e a
pressão do ar contra a superfície
inferior da gota quando esta cai;
 Gota pequena => tensão
superficial domina => Forma
esférica
 Gota grande => pressão do ar no
interior da gota aumenta =>
Forma achatada
CAPILARIDADE
É a subida ou a descida de um líquido através de um tubo fino chamado
de capilar. Esse fenômeno é resultado da interação das moléculas da
água com o material de que é feito o tubo.
Essa interação depende dos seguintes parâmetros:
 Diâmetro do tubo;
*Quanto mais fino, maior a aderência.
 Viscosidade do líquido;
*Quanto mais quente, menos viscoso.
CAPILARIDADE
Como ocorre a capilaridade ?
As moléculas do líquido são atraídas pelas moléculas do tubo por causa
das interações intermoleculares. Assim, o líquido fica “grudado” na
parede.
Mas como a água sobre?
A molécula do tubo que está imediatamente acima da superfície do
líquido atrai o líquido que começa a subir alinhando-se a essa molécula
que o atraiu, num processo que é cíclico e se repete.
CAPILARIDADE