{"id":51043,"date":"2022-12-15T12:30:00","date_gmt":"2022-12-15T15:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ufrgs.br\/amlef\/?p=51043"},"modified":"2022-12-15T17:34:28","modified_gmt":"2022-12-15T20:34:28","slug":"movimento-mecanica-de-fluidos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ufrgs.br\/amlef\/2022\/12\/15\/movimento-mecanica-de-fluidos\/","title":{"rendered":"Movimento: Mec\u00e2nica de Fluidos"},"content":{"rendered":"\n

O que a flu\u00adtu\u00ada\u00ad\u00e7\u00e3o de ovo estra\u00adgado, um pro\u00adblema no enca\u00adna\u00admento de sua resi\u00add\u00ean\u00adcia e o voo de um avi\u00e3o t\u00eam em comum? Apesar de serem situ\u00ada\u00ad\u00e7\u00f5es bem dis\u00adtin\u00adtas umas das outras, todos esses fen\u00f4\u00adme\u00adnos podem ser expli\u00adca\u00addos pela \u00e1rea da f\u00edsica que veremos a partir de agora: a Mec\u00e2\u00adnica dos Fluidos!<\/p>\n\n\n\n

Apertem seus cintos, pois agora voc\u00ea, caro leitor, ter\u00e1 uma viagem com tudo pago desde os limites de nossa atmos\u00adfera at\u00e9 as pro\u00adfun\u00adde\u00adzas de nossos oceanos pelo incr\u00ed\u00advel e fas\u00adci\u00adnante mundo dos fluidos!<\/p>\n\n\n\n

Iniciando a viagem: preparando a bagagem de conceitos<\/h2>\n\n\n\n

Cer\u00adta\u00admente, durante sua viv\u00ean\u00adcia na escola b\u00e1sica, tal con\u00adceito f\u00edsico fora defi\u00adnido como \u201cl\u00edqui\u00addos e gases\u201d apenas, sem, no entanto, expli\u00adcar o porqu\u00ea de estados da mat\u00e9ria apa\u00adren\u00adte\u00admente t\u00e3o dis\u00adtin\u00adtos um do outro se encai\u00adxa\u00adrem na mesma cate\u00adgo\u00adria. Afinal, um apre\u00adsenta volume bem defi\u00adnido e o outro vari\u00e1\u00advel, al\u00e9m de pos\u00adsu\u00ed\u00adrem inte\u00adra\u00ad\u00e7\u00f5es inter\u00admo\u00adle\u00adcu\u00adla\u00adres com inten\u00adsi\u00adda\u00addes dife\u00adren\u00adtes. Para que pos\u00adsa\u00admos iniciar nossa viagem com segu\u00adran\u00e7a e garan\u00adtir o enten\u00addi\u00admento de todos ao longo da extensa cami\u00adnhada con\u00adcei\u00adtual que per\u00adcor\u00adre\u00admos aqui, \u00e9 impres\u00adcin\u00add\u00ed\u00advel come\u00ad\u00e7ar\u00admos com algumas defi\u00adni\u00ad\u00e7\u00f5es impor\u00adtan\u00adtes: o que \u00e9 um fluido e os con\u00adcei\u00adtos de den\u00adsi\u00addade e press\u00e3o. <\/p>\n\n\n\n

Figura 1. Coluna con\u00adtendo diver\u00adsos mate\u00adri\u00adais de den\u00adsi\u00adda\u00addes dife\u00adren\u00adtes. Fonte: PRHaney, CC BY-SA 3.0<\/a>, via Wiki\u00adme\u00addia Commons.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A fim de con\u00adcei\u00adtu\u00adar\u00admos cor\u00adre\u00adta\u00admente os fluidos, \u00e9 neces\u00ads\u00e1\u00adrio apro\u00adfun\u00addar\u00admos a nossa defi\u00adni\u00ad\u00e7\u00e3o. Dessa forma, para cate\u00adgo\u00adri\u00adzar algo como sendo, de fato, um fluido, \u00e9 preciso que tais carac\u00adte\u00adr\u00eds\u00adti\u00adcas estejam pre\u00adsen\u00adtes: a capa\u00adci\u00addade de escoar, de n\u00e3o resis\u00adtir \u00e0 defor\u00adma\u00ad\u00e7\u00e3o, bem como assumir o formato do reci\u00adpi\u00adente em que se encon\u00adtra. Dito isso, podemos ent\u00e3o pros\u00adse\u00adguir nossa jornada.<\/p>\n\n\n\n

Seguindo os nossos pre\u00adpa\u00adra\u00adti\u00advos, vamos falar um pouco sobre o con\u00adceito de den\u00adsi\u00addade. Voc\u00ea j\u00e1 parou para pensar no que con\u00adsiste esse con\u00adceito t\u00e3o essen\u00adcial da ci\u00eancia? Podemos defini-lo como sendo a raz\u00e3o (ou seja, divis\u00e3o) entre a massa de uma subs\u00adt\u00e2n\u00adcia pelo volume ocupado por ela. Voc\u00ea j\u00e1 deve ter ouvido que o ar quente sobe e o frio desce, isso ocorre porque eles apre\u00adsen\u00adtam dife\u00adren\u00adtes den\u00adsi\u00adda\u00addes. Pelo mesmo efeito, ao colo\u00adcar\u00admos uma subs\u00adt\u00e2n\u00adcia imersa em um fluido, se ela for mais densa que este, ela ir\u00e1 afundar (como uma pedra), caso con\u00adtr\u00e1\u00adrio, flu\u00adtu\u00adar\u00e1 (como uma rolha). Na Figura 1, o efeito da den\u00adsi\u00addade \u00e9 demons\u00adtrado em um tubo de ensaio con\u00adtendo, de cima para baixo: \u00f3leo infan\u00adtil, \u00e1lcool 70\u00b0, \u00f3leo vegetal, um peda\u00e7o de cera, \u00e1gua e um peda\u00e7o de alum\u00ednio.<\/p>\n\n\n\n

Perceba, ent\u00e3o, que este con\u00adceito f\u00edsico \u00e9 uti\u00adli\u00adzado em um famoso life hack<\/em> (ou macete) para a escolha de um ovo para o preparo de um prato culi\u00adn\u00e1\u00adrio. Todos devem ter ouvido a velha his\u00adt\u00f3\u00adria de um ovo bom afunda, enquanto um ovo podre boia; mas, por que isso ocorre? Um ovo, com o passar do tempo, vai per\u00addendo \u00e1gua de seu inte\u00adrior pelos poros de sua casca, criando bolsas de ar cada vez maiores dentro de si e, por\u00adtanto, dimi\u00adnuindo sua den\u00adsi\u00addade; com uma menor den\u00adsi\u00addade, ele flutua na \u00e1gua.<\/p>\n\n\n\n

Figura 2. AMLEF 006 \u2014 Balan\u00e7a de Mohr-Westphal<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Para medir a den\u00adsi\u00addade de um objeto, basta medir o seu volume e sua massa, e o mesmo pode ser feito para um fluido, colo\u00adcando em um reci\u00adpi\u00adente sobre uma balan\u00e7a, mas esta n\u00e3o \u00e9 a \u00fanica forma. Um outro m\u00e9todo de medir dire\u00adta\u00admente a den\u00adsi\u00addade de um l\u00edquido, des\u00adcrito por Karl Fri\u00ade\u00addrich Mohr (1806\u20131879) em 1832, \u00e9 sub\u00admer\u00adgir um objeto conhe\u00adcido e medir o empuxo rea\u00adli\u00adzado pelo l\u00edquido no objeto; em nosso acervo, pos\u00adsu\u00ed\u00admos 3 exem\u00adpla\u00adres de Balan\u00ad\u00e7as de Mohr-Westphal (a saber AMLEF 004<\/a>, AMLEF 005<\/a> e AMLEF 006<\/a>). Da mesma forma, conhe\u00adcendo o l\u00edquido, podemos deter\u00admi\u00adnar a den\u00adsi\u00addade de um objeto ao mer\u00adgu\u00adlh\u00e1-lo e medir o empuxo, o que pode ser \u00fatil quando for dif\u00edcil medir o volume do objeto. Sabendo desses con\u00adcei\u00adtos, voc\u00ea deve ser capaz de exem\u00adpli\u00adfi\u00adcar apli\u00adca\u00ad\u00e7\u00f5es pr\u00e1\u00adti\u00adcas desse con\u00adceito, bem como deter\u00admi\u00adnar qual objeto \u00e9 mais denso e qual \u00e9 menos denso, medi\u00adante a rea\u00adli\u00adza\u00ad\u00e7\u00e3o de um experimento.<\/p>\n\n\n\n

Figura 3. Foto\u00adgra\u00adfia de um faquir, recos\u00adtado em uma cama de pregos, em 1907, Benares, \u00cdndia. Fonte: Herbert Ponting, Dom\u00ednio p\u00fablico, via Wiki\u00adme\u00addia Commons.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Por \u00faltimo, mas n\u00e3o menos impor\u00adtante, abor\u00adda\u00adre\u00admos fisi\u00adca\u00admente a defi\u00adni\u00ad\u00e7\u00e3o de press\u00e3o. Aqui, defi\u00adni\u00adre\u00admos esta como sendo a raz\u00e3o (divis\u00e3o) entre o m\u00f3dulo, ou inten\u00adsi\u00addade, das for\u00e7as que atuam per\u00adpen\u00addi\u00adcu\u00adlar\u00admente sobre deter\u00admi\u00adnada super\u00adf\u00ed\u00adcie. Vale sali\u00aden\u00adtar que, quando a for\u00e7a apli\u00adcada \u00e9 dis\u00adtri\u00adbu\u00edda de maneira uni\u00adforme por toda a super\u00adf\u00ed\u00adcie na qual est\u00e1 sendo apli\u00adcada, cada ponto dessa super\u00adf\u00ed\u00adcie ter\u00e1 o mesmo valor de press\u00e3o. \u00c9 por isso, por exemplo, que \u00e9 pos\u00ads\u00ed\u00advel deitar-se em uma cama de pregos sem se machu\u00adcar (como pode ser visto na Figura 3), uma vez que nosso peso se dis\u00adtri\u00adbuir\u00e1 entre todos pregos, dimi\u00adnuindo a press\u00e3o exer\u00adcida. Entre\u00adtanto, sen\u00adtando-se em um soli\u00adt\u00e1\u00adrio prego, a \u00e1rea de contato seria muito menor e a press\u00e3o exer\u00adcida, muito maior, o que cau\u00adsa\u00adria um certo aci\u00addente perfurante.<\/p>\n\n\n\n

Com esses con\u00adcei\u00adtos em mente ficar\u00e1 mais f\u00e1cil enten\u00adder os fen\u00f4\u00adme\u00adnos da Mec\u00e2\u00adnica de Fluidos e tentar remon\u00adtar a his\u00adt\u00f3\u00adria do desen\u00advol\u00advi\u00admento dessa. Come\u00ad\u00e7a\u00adre\u00admos a jornada pela Hidros\u00adt\u00e1\u00adtica, o estudo dos fluidos em repouso.<\/p>\n\n\n\n

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Francisco Baguinski e Ana Cec\u00edlia Pinheiro\/ Equipe AMLEF 2022<\/h5>\n\n\n\n
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Saiba mais:<\/h2>\n\n\n\n