Tema 01 - Conceitos Básicos | Aula01 - O que é um fluido

existem três formas de definir fluidos e quem sabe até mais de três formas de definir oito uma definição simples é quando a gente é olha ou considera os três estados da matéria de acordo com essa figura que estamos apresentando temos três estados a matéria ordinária exibe três estados estados sólido líquido gasoso no estado sólido as moléculas os átomos ocupam posições bem definidas e que pelo menos do ponto de vista clássico fixas no espaço não há como os constituintes da matéria se deslocarem muito no estado sólida no estado líquido os constituintes da matéria tem uma certa

flexibilidade para se deslocar e não ocupam posições física fixas um gás estamos aí falando da situação extrema os constituintes se movem praticamente independente mente dos demais constituintes ora nós definimos um fluido como sendo a matéria no estado líquido ou no estado gasoso essa é uma definição e nós vamos daqui a pouco falar de alguns parâmetros são relevantes e para tal nós vamos fazer uso da estrutura da matéria uma outra definição seria dizer de um fluido a matéria de tal forma a que esse estado da matéria não tenha uma forma bem definida porque ao colocarmos num

recipiente ele adquire a forma do excipiente segunda figura é muito boa pra ilustrar isso e nós sabemos que derramamos água num vaso água vai preencher o vaso e ela vai adquirir a forma do vaso se for redor ela vai preencher uma parte da esfera se for um cilindro vai preencher uma parte do cilindro essa seria uma outra definição existe uma terceira que muitas vezes também é utilizada e levando em conta o comportamento dos materiais quando ele está sob uma tensão uma atenção de cisalhamento o que é tensão de cisalhamento a gente vai depois abordar esse

tema mas de outra maneira nós nos referimos a atenção de cisalhamento como sendo uma definição análoga depressão onde a pressão é definida como a componente normal da força dividido pela área nós aplicamos a força ora atenção dos seus elementos não falando também de uma força mais uma força tangente tangente ao material de forma que o material tinha essa forma antes de aplicarmos essa força tangencial portanto nesse caso o material ou a matéria está sujeita a uma força tangencial há uma tensão de cisalhamento e alguns materiais se comportam de tal forma que eles são deformados quando

o sujeito a uma atenção de cisalhamento de forma que um sólido por exemplo ele se deforma formando agora um ângulo alfa com a horizontal esse lado aqui de forma que uma vez aplicada a atenção de cisalhamento o sólido muda de forma isso a gente sabe da experiência do dia a dia de forma que mesmo mantido o mesmo mantida à força ou mantida a atenção de cisalhamento se for constante um sólido se de forma até uma determinada configuração geométrica e se mantenha assim no entanto no caso dos fluidos quando o sujeito a uma tensão de cisalhamento

ele também vai mudar de forma mas ele vai mudar de forma continuamente continuamente num instante de tempo g1 ele adquire essa forma no estande de tempo t2 ele adquire essa outra forma que mas no instante de tempo de três ele adquire esta outra forma e assim por diante ele se deforma continuamente quando nós aplicamos uma tensão de cisalhamento ou seja quando este material fica sujeito a uma tensão de cisalhamento esta é uma outra forma de caracterizar mos um fluido hora a gente nunca deve esquecer que é na realidade sempre muito útil lembrar que como dissemos

antes né toda matéria é composta por átomos composta por moléculas de forma que a rigor um fluido tem uma natureza discreta olhando no nível atômico no entanto nós tratamos um fluido não como um meio discreto mas tratamos um fluido como tratamos também um corpo rígido como sendo um meio contínuo então a primeira pergunta que a gente faz né é essa questão de validade de tratamento de um meio contínuo e isto faz toda a diferença em relação à forma como a gente trata os fluidos como meio contínuo a primeira pergunta que se faz a quando é

vôos o que condições nós podemos tratar um meio que do ponto de vista dos constituintes é discreto no meio contínuo e por isso é que a gente desenvolve toda uma mecânica dos fluidos diferente da mecânica do ponto é a mecânica de um meio contínuo ora vamos pegar ou considerar a matéria ou um determinado material quando ele está ou quando a matéria está no estado gasoso ora o que acontece é que os átomos estão em movimento contínuo consequentemente um deles vamos olhar para um deles se desloca colide com um outro depois colide aqui com um segundo

depois colidiu com um terceiro e assim por diante ora nós definimos o livre caminho médio como a distância percorrida entre duas colisões de forma que nós nesse caso a molécula percorre uma distância é nenhum na primeira colisão uma distância l2 na segunda colisão uma distância l3 da segunda colisão de forma que usualmente a gente não lida com a distância percorrida na aes uma colisão nós estamos interessados num livre caminho médio e o livro caminho médio nós utilizamos a letra l o que é o livro caminho médio ele é igual à soma sobre as distâncias percorridas

em cada colisão vamos então chamar l o ideal seria depois de m colisões e em 2001 portanto até n / n de forma que aqui tenho o livre caminho médio na realidade o ideal seria dizer apenas o caminho médio livre aqui é porque no caso de um gás as moléculas praticamente estão livres entre duas colisões sem interação livres no sentido de não estarem interação esse é um parâmetro muito importante porque por exemplo a viscosidade de um líquido pode ser expressa em termos também deste parâmetro aqui ora sob circunstâncias a gente pode considerar meio como sendo

contínuo ou seja sob circunstâncias eu posso tratar cuido como sendo um meio contínuo a resposta é bastante simples se o livro caminho médio for muito mas muito menor mesmo do que uma dimensão característica do sistema o diâmetro por exemplo de um vaso o diâmetro de um tubo o cumprimento de um tubo nessas circunstâncias então nós podemos simplesmente deixar de lado considerações sobre a natureza discreta dos fluidos tô falando de um fluido de uma maneira geral de forma que essa é a condição para que a gente possa tratar o meio que é rigorosamente discreto como meio

contínuo uma outra grandeza física que é relevante principalmente no caso dos gases né de novo também nós podemos expressar certas grandezas é macroscópicas em termos de grandezas microscópicas tá eu disse eu falei do coeficiente de viscosidade de um livro ele pode ser expresso em termos de livre caminho médico e também hora por exemplo no caso de um gás em termos da velocidade média bom primeiro lugar é importante entender que num caso ou no caso de um gás a velocidade média de média a velocidade média é rigorosamente igual a zero a velocidade média de uma molécula

por exemplo é igual a zero no entanto o módulo da velocidade ao quadrado essa grandeza física ver ao quadrado é diferente de zero diferente utilizado de forma que a gente pode definir aqui uma velocidade quadrat que a média poderíamos chamar assim ver q m às vezes como sendo igual a raiz quadrada dessa velocidade quadrados fica na média isso definir um tipo de velocidade e agora poderemos colocar aqui média lembrando que é uma média de forma que esta é uma outra grandeza ou um parâmetro molecular num nível molecular e que muitas vezes é útil porque algumas

grandezas macroscópicas podem ser expressas em termos de grandezas microscópicas como livre caminho médio ou a velocidade quadrado fica média de forma que essas são algumas considerações em relação aos fluidos definimos e fizemos alguns comentários envolvendo o parâmetro os microscópicos e esses parâmetros microscópicos são relevantes no entendimento de algumas grandezas na cópias mas o que eu gostaria de chamar a atenção a esse aspecto de que um fluido tem um tratamento todo especial porque ele é tratado como se for a um meio contínuo e essa condição é sempre ou quase sempre satisfeita em relação aos fluidos usuais