AULA 01 - 1 Bimestre- Introdução ao estudo da Mecânica dos Fluídos

Mecânica dos Fluídos

Pode-se entender como fluido o nome geral que é dado a líquidos e gases. O ramo da Física que estuda o comportamento de substâncias fluidas em condições de repouso ou de movimento é denominado de Mecânica dos Fluidos.

A Hidrostática á parte da Mecânica de Fluidos que analisa substâncias nestas condições em condições de repouso. Fundamenta-se em três Princípios básicos, a saber:

a) Princípio de Arquimedes

Filho do astrônomo Fídias, Arquimedes nasceu em 287 a.C., em Siracusa, na Sicília, que então fazia parte da Grécia ocidental ou Magna Grécia. Dono de fantástica habilidade para as Ciências, Arquimedes deparou-se com um problema proposto pelo Rei Hierão. Ao encomendar uma coroa de ouro para homenagear uma divindade, suspeitou que o ourives o enganara, não utilizando ouromaciço em sua confecção. Como descobrir, sem danificar o objeto, se seu interior continha uma parte feita de prata? Para resolver este problema, Arquimedes desenvolve o Princípio que leva o seu nome.  Em linhas gerais, os fluidos exercem uma força chamada Empuxo nos objetos nele imersos que pode ser calculado pela seguinte relação:

E = r.V.g

onde r é a massa específica do fluido, V é o volume do objeto que está imerso no fluido e g é a aceleração da gravidade no local.

b) Princípio de Pascal

Nascido a 19 de junho de 1623, Blaise Pascal na vida adulta após diversos estudos, desejava verificar a validade da experiência de Torricelli. Esta empreitada levou Pascal ao terreno difícil da mecânica dos fluidos, na qual pôde enunciar o princípio da constância da transmissão de pressão no interior dos líquidos. Isto é, em um fluido, se for aplicada uma pressão em um dos pontos deste fluido, esta se transmitirá integralmente por todo o fluido.

c) Princípio de Stevin

Filho ilegítimo de ricos cidadãos flamengos, iniciou sua carreira profissional como coletor de impostos. Deu importantes contribuições ao desenvolvimento da mecânica, principalmente no estudo da hidrostática. Explicou o paradoxo da hidrostática, onde a pressão de um líquido independe da forma do recipiente, depende apenas da altura da coluna líquida. Matematicamente, a conclusão de Stevin pode ser escrita da seguinte forma:

ΔP = r.g.h

onde ΔP é a variação da pressão em virtude da variação no comprimento da coluna fluida, r é a massa específica do fluido, g é a aceleração da gravidade no local e h é o desnível.

Fontes:
http://geocities.ws/saladefisica9/biografias/arquimedes.html
http://pensador.uol.com.br/autor/Blaise_Pascal/biografia/
http://geocities.ws/saladefisica9/biografias/stevin.html
Física General. Sears e Zemansky. Aguilar. Madrid.

ATIVIDADES

Exercício 1: (UFMS 2010)

Dois recipientes iguais contêm a mesma quantidade de água e estão sobre duas balanças iguais. Dois objetos, A e B, impermeáveis e de mesmo volume, são mantidos imersos e em repouso na água através de duas hastes rígidas de volumes e massas desprezíveis com relação aos objetos. Um objeto é feito de cortiça com uma densidade menor que a da água, e o outro é maciço e feito de chumbo, veja a figura. Com fundamentos na mecânica dos fluídos, assinale a(s) proposição(ões) correta(s).

1)	A balança da esquerda indica uma massa maior que a balança da direita.
2)	O módulo da força que a haste aplica na cortiça é menor que o módulo da força que a haste aplica no chumbo.
4)	A força que a água exerce na cortiça é maior que a força que a água exerce no chumbo.
8)	As diferenças de massas que as balanças indicam entre antes e depois de colocar os objetos imersos são diferentes.
16)	A diferença de massa que a balança da esquerda indica entre antes e depois de colocar a cortiça imersa é igual à massa da água que foi deslocada.

Exercício 2: (UFMS 2010)

Dois fluidos, A e B, não miscíveis foram despejados no interior de um tubo em forma de U, e após o equilíbrio encontram-se como mostra a figura. Três pares de pontos (1 e 2); (3 e 4) e (5 e 6) estão imersos nos fluidos e em níveis diferentes, e cada par está no mesmo nível. Com fundamentos na mecânica dos fluidos, assinale a(s) proposição(ões) correta(s).

1)	A densidade do fluido B é maior que a densidade do fluido A.
2)	A pressão no ponto 2 é maior que a pressão no ponto 1.
4)	A pressão no ponto 5 é maior que no ponto 6.
8)	Um corpo totalmente imerso no fluido B ficará submetido a um empuxo menor do que quando esse mesmo corpo estiver totalmente imerso no fluido A.
16)	A pressão no ponto 3 é igual à pressão no ponto 4.

Exercício 3: (UDESC 2016/2)

Dois balões, de mesmo peso e mesmo volume, são enchidos com uma mesma quantidade de um gás mais leve que o ar. O balão A é rígido (não se expande), enquanto o balão B possui uma superfície capaz de se expandir livremente, conforme a variação da pressão externa.

Assinale a alternativa correta em relação aos dois balões, após serem liberados para subir sob as mesmas condições.

A)	O balão A sobe mais que o balão B, pois o balão A mantém o mesmo volume e a mesma massa.
B)	Os dois balões sobem até a mesma altura.
C)	O balão A sobe mais que o balão B, pois a força peso é mais fraca em corpos que não se expandem.
D)	O balão B sobe mais que o balão A, pois o empuxo é maior sobre o balão B.
E)	O balão B sobe mais que o balão A, pois o balão B sofre menos resistência do ar.

comentários: 

01- (02 e 16)

02 - (02, 8 e 16)

03 - D