Introdução
As propriedades mais notáveis dos sólidos cristalinos são a dureza, a
incompressibilidade e as características geométricas. Estas propriedades podem ser
explicadas em termos da Teoria Atômica, envolvendo a idéia de um retículo ou arranjo
de átomos permanentemente ordenados, ligados entre si por forças intensas.
As propriedades mais notáveis dos gases são a compressibilidade, a fluidez e
a capacidade de preencher totalmente qualquer recipiente. A Teoria Cinética explica
estas propriedades em termos de um modelo cuja característica central é o movimento
desordenado de um grande número de moléculas que raramente exercem ações
sensíveis umas sobre as outras.
Assim, os sólidos e os gases apresentam comportamentos opostos.
Os líquidos apresentam algumas propriedades que aparecem nos gases e
algumas que aparecem nos sólidos. Como os gases, são isotrópicos, isto é, suas
características físicas não dependem da direção em que são observadas ou medidas,
e fluem facilmente por efeito de qualquer diferença de pressão. Como os sólidos, são
densos, relativamente incompressíveis e suas propriedades são determinadas pela
natureza e intensidade das forças intermoleculares.
Em relação à estrutura microscópica, o fato de os líquidos serem isotrópicos
significa que não têm estrutura organizada como os sólidos, mas como têm
densidades, em geral, apenas cerca de 10% menor do que as dos correspondentes
sólidos, suas moléculas devem estar arrumadas com certa regularidade, não
apresentando o caos associado aos gases.
Gases e líquidos são classificados como fluidos. Fluidos são corpos cujas
moléculas não guardam suas posições relativas. Por isso, tomam a forma do
recipiente que os contém. Além disso, em condições favoráveis, escoam.
Os fluidos são constituídos por um grande número de moléculas em
movimento desordenado e em constantes colisões. Para ser exato na análise de
qualquer fenômeno que envolva fluidos, devemos considerar a ação de cada molécula
ou grupo de moléculas. Tal procedimento é adotado na Teoria Cinética e na Mecânica
Estatística e é muito laborioso sob o ponto de vista matemático.
Em se tratando de estabelecer relações entre grandezas macroscópicas
associadas ao escoamento de fluidos, contudo, podemos substituir o meio molecular
real por um meio contínuo, hipotético, facilitando o tratamento matemático. De
qualquer modo, a idéia do contínuo deve ser usada apenas nos casos em que conduz
a uma descrição razoavelmente aproximada dos fenômenos em questão. Não pode,
por exemplo, ser usada na descrição da tensão superficial porque as dimensões
características do fenômeno são da ordem do livre caminho médio das moléculas que
constituem o fluido. Assim, em primeira aproximação, podemos estudar os fluidos
ignorando os fenômenos de tensão superficial, capilaridade e viscosidade e tomando
os fluidos como incompressíveis. Em outras palavras, fluidos ideais e, quando for o
caso, em regime de escoamento estacionário.
A Hidrostática estuda os fluidos ideais em repouso num referencial fixo no
recipiente que os contém, considerando o equilíbrio das pressões que atuam em
qualquer elemento de volume.
Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria
A Hidrodinâmica estuda os fluidos ideais em movimento num referencial fixo na
tubulação pela qual eles escoam. Contudo, como esse estudo é complexo e difícil,
envolvendo matemática avançada, vamos estudar os fenômenos que podem ser
descritos apenas com os princípios de conservação da massa e da energia, o primeiro
levando à equação da continuidade e o segundo, à equação de Bernoulli.
Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria