Fluidos

        Um fluido pode ser definido como uma substância que se deforma quando é submetida a uma tensão de cisalhamento. 

        Sua principal característica esta relacionada a propriedade de não resistir a deformação e apresentam a capacidade de fluir, sendo definida essa propriedade como viscosidade. A viscosidade é definida pela seguinte lei de Newton: 

                         Sendo o coeficiente de viscosidade. 

        Muitos fluidos, como a água ou a maioria dos gases, satisfazem os critérios de Newton e por isso são conhecidos como fluidos newtonianos. Os fluidos não newtonianos têm um comportamento mais complexo e não linear. Desta forma podemos classificar os fluidos de duas maneiras: Fluidos Newtonianos e Fluidos Não-Newtonianos. 

        Os fluidos newtonianos caracterizam-se por possuir uma viscosidade constante, sejam eles muitos viscosos ou não. Essa viscosidade constante segue a Lei de Newton e não sofre alteração quando é aplicada uma força. Nos fluidos newtonianos a tensão é diretamente proporcional à taxa de deformação. Alguns exemplos são a água, o leite, entre outros. 

        Um fluido não-newtoniano é um fluido cujas propriedades são diferentes dos fluidos newtonianos, pois a tensão de cisalhamento não é diretamente proporcional a taxa de deformação. Por esse motivo esses fluidos podem não ter uma viscosidade bem definida.

        Esses fluidos variam sua viscosidade de acordo com o grau de deformação aplicado, podendo ser classificados como fluidos dilatantes ou fluidos pseudoplásticos. Nos fluidos dilatantes a viscosidade aumenta com o aumento da tensão e nos fluidos pseudoplásticos a viscosidade diminui com o aumento da tensão. 

        Como exemplo de um fluido não-newtoniano podemos considerar o amido de milho misturado a água.

        Nosso tema aborda mais precisamente os fluidos não-newtonianos, e para um melhor entendimento selecionamos um vídeo que demonstra um experimento bem simples e explicativo com amido de milho e água que pode ser facilmente realizado em sua casa.

        A mistura do amido de milho com água forma uma suspensão que é um fluido não-newtoniano, fazendo com que algumas vezes ele se comporte como líquido e outras vezes que ele se comporte como sólido, dependendo da força aplicada.

        No caso dessa mistura, as partículas de amido se atritam quando tentam se mover, provocando uma alta viscosidade. Porém, quando aplicamos uma força o atrito entre as partículas aumenta, passando assim a oferecer uma resistência muito maior, fazendo com que essa mistura líquida pareça uma mistura sólida.

Referências:
http://www.nerdice.com/tecnologia/fluidos-nao-newtonianos/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Viscosidade
http://ciencia.hsw.uol.com.br/fluido-nao-newtoniano.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fluido
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAHFYAB/viscosidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fluido_newtoniano

Acadêmicas: Kellen Mafioletti e Patrícia Carniato

Curso: Engenharia Civil 
Semestre: 5º Semestre - 2013/1

Elevadores Hidráulicos

Os elevadores para veiculos automotores, utilizados em postos de serviço e oficinas, por exemplo, baseiam-se nos princípios da prensa hidráulica. Ela é constituída de dois cilindros de seções diferentes. Em cada um, desliza um pistão. Um tubo comunica os cilindros desde as bases. A prensa hidráulica permite equilibrar uma força muito grande apartir da aplicação de uma força pequena. Isso é possível porque as pressões sobre as duas superfícies são iguais (Pressão = Força/Área). Assim, a grande força resistente (F2) que age na superfície maior é equilibrada por uma pequena força motora (F1) aplicada sobre a superfície menor (F2/A2 = F1/A1), como pode ser observado na figura:

Acadêmicos do curso de Engenharia Civil/2013-A:
Evaniele dos Santos de Oliveira
Gabriel Herdt Heidemann

Como os gatos bebem?

Os felinos são verdadeiros “peritos em mecânica dos fluidos”:

De uma pequena observação cotidiana é possível constatar de que os felinos são verdadeiros “peritos em mecânica dos fluidos”. Estes seres conciliam as forças da gravidade e da inércia para beberem o leite em um processo dinâmico e muito rápido, que muitas vezes passa despercebida.   

Como os gatos bebem?

A curiosidade tem relevância quando    comparamos a maneira de como os gatos bebem dos outros seres, ao contrário dos humanos que sugam o líquido, e de cachorros, que dobram a língua para frente formando uma espécie de concha. Dessa forma explica-se porque eles não se lambuzam, e de forma precisa e rápida eles aplicam a inércia com a gravidade.

A explicação do mecanismo é de que o fluido adere à ponta da língua do gato, quando o animal ergue a língua, a inércia permite que o líquido suba numa coluna até a boca. Ao fechar a mandíbula, o felino captura parte do líquido, e repete o movimento. 

           

Língua mecânica ISS

Língua mecânica da ISS:

            Utilizando um protótipo de uma experiência usada na Estação Espacial Internacional (ISS), simulando o movimento que ocorre na língua dos felinos foi possível estabelecer e compreender melhor tal fenômeno do fluido.

“É uma área em fase inicial, mas muito ‘na moda’ em robótica. Nós mostramos que com estes órgãos conseguem-se funcionalidades muito complexas como beber a alta velocidade”, explica Pedro Reis, investigador português no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

Como os gatos bebem?

Acadêmicos do curso de engenharia civil:
Larissa Nunes de Oliveira
Letícia Souza Fornazza
Marcos Souza Wagner

Aerodinâmica

http://www.youtube.com/watch?v=alxKgRJsWpM

http://www.youtube.com/watch?v=c8hmX0G6nbg

A aerodinâmica, é a ciência que trata do estudo da dinâmica dos corpos que se movem dentro de fluidos (ar, gases), um importante ramo da mecânica dos fluidos.

Como aplicações da aerodinâmica, podemos citar como exemplos, a criação dos corpos dos aviões, formato de projéteis, carros, cataventos e até mesmo a construção de uma pipa/papagaio.

Em 1738, Bernoulli, físico suíço, descobre que a pressão exercida por um fluído sobre a parede de um tubo decresce à medida que aumenta a velocidade de escoamento. Este princípio que deu base a sustentação mecânica de corpos em meio fluido.

Diuli Costa Rodrigues
Luiz Gustavo Agiar
Samara Schmuller

Aplicação prática da Mecânica dos Fluidos - Medição da velocidade na aviação

O Tubo de Pitot é um dos principais equipamentos utilizados para a orientação de uma aeronave. É um dos primeiros a ser ligado e testado para que a aeronave entre em operação, devido a sua importância na transmissão de dados de velocidade e altitude.

Para cada modelo de aeronave, existe um Tubo de Pitot adequado. No caso do vídeo apresentado, o Pitot é para um modelo de aeronave de grande porte, como o Boeing 767, que alcança grandes altitudes.

O Tubo de Pitot é um tubo instalado paralelamente ao vento relativo e com um orifício voltado diretamente para o fluxo de ar resultante da velocidade aerodinâmica da aeronave. A caixa do instrumento recebe a pressão estática do ar de uma fonte estática, que não é afetada pela variação de velocidade da aeronave.

Quando a aeronave está estacionária e não há vento relativo, nem real, a pressão que entra pelo orifício do Pitot é somente a pressão atmosférica estática. A velocidade indicada é zero.

A equação abaixo explica matematicamente o funcionamento do tubo de Pitot:

Sendo:

Pt: pressão total ou de estagnação;

Ps: pressão estática;

V: velocidade aerodinâmica

ρ:  densidade do ar

Teoricamente, então, o processo é muito simples. Na prática, é muito mais complicado. Para começar, uma aeronave não voa em ambientes de pressão constante e, consequentemente, de densidade constante do ar. Outro problema reside no fato de que as equações acima só valem para fluidos incompressíveis, e, em aeronaves que voam em alta velocidade, acima de 250 Knots, teremos que considerar os efeitos da compressibilidade decorrentes dessa alta velocidade.

Para evitar o gelo, os tubos de Pitot são geralmente equipados com um sistema de aquecimento, do tipo resistência elétrica. Devido ao aquecimento do tubo, ocorre uma variação na densidade do ar. A diferença entre a variação da densidade do ar é compensada pelo computador de bordo. Entretanto, o aquecimento do tubo também tem um limite de eficiência, e pode não ser suficiente para todas as situações de formação de gelo. Condições de gelo tais como a presença, nas nuvens, de água em estado de sobrefusão, podem tornar inúteis os melhores sistemas de aquecimento do tubo, como exemplo desta deficiência de funcionamento, temos o trágico acidente ocorrido com o vôo 447 da Airfrance, em 2009.

A obstrução dos tubos de Pitot pode ter efeitos muito mais graves que a simples falta de indicação de velocidade. Os sistemas de automação e de alerta das aeronaves dependem de parâmetros corretos de velocidade para funcionar. Se os parâmetros de velocidade deixam de ter validade, os sistemas eletrônicos de gerenciamento de vôo passam a fornecer informações díspares, e o piloto automático deixa de funcionar corretamente. Caso não se desconecte sozinho, os pilotos devem desconectá-lo e passar a voar a aeronave manualmente. Os sistemas de alarme ficam confusos, e não é incomum que ocorram, por exemplo, alarmes de estol e de sobrevelocidade simultâneos.

Atualmente possuímos Tubos de Pitot extremamente eficientes, mas ainda em determinadas circunstâncias, podem ocorrer falhas, o que nos indica que precisamos aprimorar nossas tecnologias, evitando qualquer possibilidade de falha do equipamento.

Segue abaixo link do vídeo com especialista explicando um moderno Tubo de Pitot

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=VHwAa3GPcCQ&feature=endscreen

Aline Ribeiro Machado e Vilmo Bottcher da Rosa

Acadêmicos de Engenharia Civil - 2013-A

Experimento de Reynolds

Os vídeos abaixo demonstram  experiencias semelhante a realizada por Reynolds para demonstrar um fluxo laminar ou um fluxo turbulento.

O experimento de Reynolds foi apresentando em 1883, 

Aluno: Marco Antonio P. Fontanella - Engenharia Civil

Arquimedes

Princípio de Arquimedes: Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de um empuxo vertical, para cima, igual ao peso do líquido deslocado.O empuxo é a existência da ação de várias forças sobre um corpo mergulhado em um determinado líquido. Cada força tem um módulo diferente, e a resultante delas não é nula. A resultante de todas essas forças está dirigida para cima e é exatamente esta resultante que representa a ação do empuxo sobre o corpo.

O vídeo em anexo mostra uma lei diferente do empuxo, em escalas menores a flutuação dos corpos ainda se deve levar em conta o fenômeno da formação de "canoas invisíveis" que dispensam a necessidade de corpos mais leves disporem de uma conformação volumétrica que compense o seu peso.
Podemos observar que os corpos flutuam onde há menor volume.

Elizabeth Mello, Laís Neves da Silva e Murilo de Souza