Mecânica dos Fluidos – Aula 01 - Fluidos e Superfluidos

[Música] olá essa primeira aula é dedicada a este tema que fluidos e super frio ou o estudo dos fluidos vem de longa data e pertence ao domínio da física clássica ao domínio da física quântica estudado muito nos últimos anos no estado nós temos um sistema que estamos dando ao luxo de belíssimo na física que atende pelo nome de quinto estado da matéria o estado condensado de bose-einstein rendeu o prêmio nobel há cerca de dez anos - um pouco mais seus descobridores antiga já inclusive proposta por um quarto estado da matéria e nesse quarto estado se

transforma num super flui eu fui ao portal da nasa sobre a figura mais importante do ouvido quando um determinado planeta ou exoplaneta da terra ou o próprio sistema solar este vida a primeira coisa que a gente procura se lá tem água esse é o fluido mais importante para os seres livros é claro que outros seres vivos dependem de um segundo fluido que é muito bom e é esse tema é muito importante porque existem fenômenos o poder de destruição na verdade a onda um tipo solitária e ondas solitárias se propagam mas de qualquer maneira se propagam

nunca fui um furacão e assim por diante são fenômenos atmosféricos impressionante como nós sabemos que é para a relevância do tema se quiser entender muitos fenômenos que ocorre no nosso mundo temos que recorrer a mecânica dos fluidos uma outra aplicação diz respeito à visão do tempo aqui as ações são muito difíceis de serem resolvidas não lineares análise devemos recorrer como todos sabemos a métodos numéricos de forma que a previsão do tempo quer instalar tudo em conjunto de computadores uma infraestrutura computacional arruda para que a gente consiga obter soluções não analíticas érika é difícil prever o

tempo de defeso em quando ocorre um erro mas quero antecipar é que o problema complicado complicadíssimo mesmo não é nada fácil na hora temos aplicações aqui o movimento por exemplo de um fluido que é na realidade as correntes marítimas na quente sakhir se resfriam e agora águas frias veja essa questão das correntes marítimas procurando de certa maneira termalismo usar o equilíbrio diferenças de temperaturas e as correntes de temperatura já falei sobre a relevância num estudo da astronomia de processos astronômicos aerodinâmica da nasa está realmente aerodinâmica de aviões o fato é que é de grande relevância

tanto na indústria automobilística na quanto claro na indústria aeronáutica são relevantes esses conceitos entender a sustentação à formação de votos nas asas de um avião e assim por diante o fato é que esse tema é e até mesmo no corpo humano aliás nós vivemos em função da forma que nós não temos condições de sobreviver finalmente a água para a vida nós dependemos fortemente muito bem depois do trabalho de einstein universo o universo da cosmologia o estudo do universo uma equação para um fluido relativístico e perfeito absolutamente na primeira eu lembro bem conhecidos mas depois outra

definição é a idéia de que um fluido é tudo aquilo que não tem uma forma própria ocupa o espaço do recipiente é finalmente grande deslocamentos mediante iniciais relativamente pequenos é claro veja os forma bem definida e é claro que agora temos outra propriedade aqui que aflui 10 no caso do sólido sensível mas o flu pode subir pois o que existe então de comum existem aí outras grandezas que a gente pode analisar a massa temos uma coisa em comum os olhos de uma massa bem definida o risco de que a massa bem definida e os dados

da marca bem definido então existem diferenças mas aqui eu chamei a atenção para essas duas propriedades que são comuns aos fluidos e que são diferentes em relação aos sólidas quero que dei uma olhada depois com calma nessa tabela porque a gente vai discutir aqui por exemplo a difusão não é que ocorre tá certo com os líquidos e gases mas enfim propriedades que são comuns e diferentes destacando as mais importantes as decisões mais importantes e gases então nós podemos ver que eu quero mostrar esse vídeo bem rapidinho pra mostrar que de fato não tem uma forma

bem definida os vasos comunicantes para ilustrar a pressão hidrostática ilustrar o espaço que caso tenham vários formatos de volume ocupando onde tiver espaço que ocupam e isso é exatamente eventualmente na ele pode colocar em movimento também né então nós podemos definir um fluido como sendo a matéria dois dos três estados da matéria essa é uma definição que a gente pode utilizar é claro que em cada estado nós queremos ou nós temos propriedade distintas como a gente já viu antes muito bem o quarto estado da matéria em 1955 na universidade de cornell o mel na universidade

do colorado boulder dois cientistas descobriram o quinto estado da matéria condensada é um estado que só pode ser entendido à luz da teoria quântica e ele só ocorre para partículas bozon átomos moléculas de forma que eles detectaram uma coisa bastante curiosa que é numa determinada temperatura como o sistema muda as suas propriedades veja aqui eu tenho a distribuição de velocidades em função da temperatura veja abaixo da temperatura crítica nós temos aqui olha tem um momento uma velocidade igual a zero essa é uma característica da condensação de gás é a ocupação macroscópica do estado fundamental no

qual a energia cinética é muito pequena aqui temos também uma temperatura superior a praticamente um resultado que deram a eles o prêmio nobel porque descobriram um quarto estado da matéria previsto por bons e por nisso a cerca de cem mais de 100 anos atrás o fato e que esse quarto quinto estado da matéria ele foi descoberto recentemente na realidade ele corresponde a ocupação macroscópica do estado fundamental que é possível só para partículas boe ele só foi com confirmado experimentalmente muito tempo depois de instantes mas este é um estado curioso um superfluido o ego quatro residem

essa propriedade abaixo de 2.7 graus calmos bem baixas temperaturas esse quarto estado ele realmente requer temperaturas baixíssimas olha só por exemplo informa que é bem baixas temperaturas o ego 4 se torna um filme perfeito só essas temperaturas então acabei de falar sobre super é o hélio 4 a bem baixas temperaturas informa que se quiserem assistir a este vídeo eu tenho aqui o endereço do link pra vocês ilustrar a superfluidez dom hélio 4 é uma descoberta realmente fantástica alguns cuidados podem se tornar um só estado da matéria muito bem a outra definição é movimento do fluido

de um fluido mediante pequenas forças tangenciais importante é o que é feito aqui com a mão com a mão o que acontece é que quando eu faço um esforço tangencial o fluido e praticamente não para esse movimento o que é o esforço tangencial é uma força que é importante também é que mediante esse esforço tangencial o flu vai se mover mas apresentando uma característica muito interessante muito interessante ou seja a velocidade a velocidade depende a velocidade depende da altura que começa com uma velocidade menor depois um pouco menor não importa mas ela consegue ela consegue

deslocar um objeto que está no fundo então vamos ver esse vídeo até um ponto realmente este objeto no fundo se movimenta uma experiência interessante que é movimentar o fluido e com isso o corpo também se movimentar para dentro muito bem temos então esta definição e o que importa aqui agora que vai ver isso depois quando estudarmos a questão do coeficiente de viscosidade veja num sólido se aplicar uma força tangencialmente como foi feito com a mão quando nós colocamos a mão no dique do reverso uma força tangencial um sólido se desloca muito pouquinho de sol que

acontece ele se desloca muito e continua se deslocando mediante a aplicação de uma tensão de cisalhamento uma tensão de cisalhamento depois a força componentes da força tangencial dividida pela área mas é diferente só a componente da força na direção normal eu tenho aqui então a superfície por exemplo de mau mau tenho agora aqui uma direção tem duas componentes numa direção digamos então eu posso de compor uma força numa componente normal em uma componente tangencial a componente dividido pela área essa força é conhecido como a atenção de saneamento o fato é que a gente trata um

fluido na realidade no limite do contínuo ou seja a gente distress o aspecto discreto é assim que a gente faz dá certo é claro que a gente precisa é considerar na o projeto livre caminho médio que essa distância andado por uma molécula e dividida pela dimensão característica do continente isso aqui tem que ser menor do que 1 e isso então era o limite do contínuo vale a aproximação do contínuo é claro que os objetos ali estão em movimento os atos em movimento mas o nosso problema o movimento do fluido como um todo então esses cuidados

que a gente precisa levar em conta na hora a gente sabe que um fluido para usando um veículo ele se forma por conta de força do tipo força de vander waltz ou seja a interação entre de pólo 2 nós estamos falando em momento nenhum momento de pólo de momento de forças e isso é esse é um mecanismo de formação e alguns muito bem nós vamos estudar o estado de um fluido depois vamos estudar a tensão superficial capilaridade à densidade vamos estudar a hidrostática porque objetos mais neve sobem porque precisamos de roupa que vamos estudar quando

analisarmos a hidrostática vamos estudar escoamentos vamos estudar a propagação de ondas no meio qualquer né e finalmente nós vamos procurar entender alguns fenômenos na bastante curiosas como este aqui ah ah de qualquer maneira nós vamos analisar a dinâmica agora estamos falando de coisas estudar a dinâmica de fluido é difícil porque nós lançamos mão de leis de conservação algumas delas na verdade são muito semelhantes né a gente faz uso até das leis de newton considerando um pequeno elemento do volume do fluido a gente lança mão das leis da termodinâmica e eu quero chamar a atenção então

para a necessidade do domínio de certos conceitos de certos conceitos matemáticos muitas vezes há uma parte dela é estudada numa outra disciplina que recebe o nome de fenômenos de transporte onde a gente estuda o transporte de max o transporte momento linear e aqui nós estamos falando da mecânica dos fluidos agora o transporte de energia via de calor aí sim já é de interesse mais desta disciplina era um pouco diferente mas tem algumas coisas em comum com essa disciplina ter números de transporte o fato é que temos aqui uma apanhado do que a gente vai estudar

a motivação e relação a esse tema e essa é uma aula bastante introdutória é claro ea seguir nós vamos começar a falar de conceitos que são importantes na mecânica dos fluidos [Música] ah o mundo [Música] [Música] [Música] [Música]