Resumo de Física - Hidrodinâmica

A hidrodinâmica ou dinâmica dos fluidos é o ramo da física que estuda as propriedades do movimento dos fluidos, ou seja, o fluxo de líquidos e gases.

Ela se se refere, sobretudo, às variáveis que atuam sob os líquidos em movimento como força, velocidade e aceleração. Seus cálculos consideram as propriedades do fluido, pressão, densidade e temperatura.

Inicialmente, devido à complexidade de alguns fluidos, a hidrodinâmica trabalhou apenas com fluidos sem atrito, viscosidade, coesão ou elasticidade. Entretanto, a partir da experimentação e com o desenvolvimento de novas fórmulas, passou a trabalhar com equações mais complexas.

A hidrodinâmica se fundamenta em dois princípios: Equação da Continuidade e Equação de Bernoulli, que explicam como as leis de conservação de massa, energia e momento se aplicam aos líquidos.

Alguns conceitos básicos de hidrodinâmica

Ao analisar o movimento dos fluidos é necessário considerar suas características, como pressão, velocidade, temperatura, densidade, bem como observar as características como área, altura e forma do recipiente onde o fluido está armazenado.

Esses aspectos devem ser levados em consideração, pois os fluidos assumem a forma de qualquer recipiente em que estão contidos, portanto, tanto o recipiente como o fluido afetam o escoamento.

Tipos de escoamento

Escoamento incompressível – é o tipo de escoamento no qual o fluido mantém a mesma densidade. O escoamento incompressível é mais comum com o líquido, uma vez que o líquido mantém a mesma densidade independente da mudança de pressão, ao contrário dos gases que alteram sua densidade de acordo com a alteração da pressão.

Escoamento Estacionário – também chamado de escoamento laminar, esse tipo de escoamento é adquirido quando a velocidade de escoamento é pequena, ou seja, quando a velocidade em um local escolhido permanece a mesma.

Exemplo: água de um rio calmo

Escoamento não estacionário – também conhecido como escoamento turbulento, esse tipo de escoamento ocorre quando a velocidade do fluido varia no decorrer do tempo.

Exemplo: quedas d´água de cachoeiras.

Escoamento não viscoso – esse tipo de escoamento é aquele que o fluido não perde energia ao escoar.

É importante ressaltar que a viscosidade do fluido interfere no escoamento.

Vazão

É a quantidade de fluido que passa por um local em função do tempo, ou seja, trata-se da razão entre o volume e o tempo.

A vazão pode ser calculada através da seguinte equação:

 

 

 

 

Onde:

Q = vazão
V = volume do fluido
t = tempo

Sua unidade no Sistema Internacional de Medidas é m³/s.

Equação da Continuidade

Essa equação diz que quanto menor a seção, maior a velocidade do escoamento do fluido.

A equação da continuidade pode ser representada pela seguinte fórmula:

Velocidade da Pressão

Baseada na equação da continuidade, a definição de velocidade da pressão diz que a velocidade do fluido aumenta ao passar de uma área maior para uma menor. Isso ocorre porque a pressão do fluido na parte larga é maior do que na parte estreita.

Equação de Bernouli

Conhecida como equação fundamental da hidrodinâmica, ela foi desenvolvida com base nos estudos direcionados para a energia de escoamento dos fluidos.

A equação de Bernouli é representada pela fórmula seguinte:

 

 

 

 

Onde:

p = pressão
dgh = pressão hidrostática
dv/2 = pressão dinâmica

Hidrodinâmica no cotidiano

A aplicação prática da hidrodinâmica pode ser observadas em alguns caso no cotidiano. Veja alguns deles:

  • Nos sistemas de irrigação de terra;
  •  No encanamento;
  • Ao utilizar um conta-gotas para remédios;
  • Quando um corpo mais denso afunda em um líquido de menor densidade;
  • Quando um vento muito forte soprado paralelamente sobre o telhado de uma casa é capaz de levantá-lo;
  • Quando a água do chuveiro cai paralelamente à cortina do banheiro faz com que esta seja “puxada” para dentro;
  • Quando um ciclista é ultrapassado por um ônibus e sente o ar se deslocando a ponto de ter a sensação que está sendo puxado.
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