Hidrostática e Hidrodinâmica

Hidrodinâmica

Prof. Luiz Ferraz Netto [e-mail] Introdução
Será conveniente, no que se segue, distinguir duas espécies de escoamentos:

1. O escoamento em que predominam forças de atrito ou movimento laminar. É característico do escoamento laminar, o movimento do líquido em camadas ou estratos. Neste tipo de escoamento pode existir circulação, mas não há formação de turbilhões ou vórtices.

2. O escoamento turbilhonar. Este escoamento aparece quando a velocidade ultrapassa um valor crítico Vk. O aspecto do escoamento, no caso da turbulência, é caracterizado pela formação de vórtices e pela mistura das camadas fluidas. A velocidade crítica Vk, na qual o escoamento laminar passa a turbulento, depende do fluido e da geometria das superfícies que o limitam (paredes dos condutos). Vk pode ser facilmente determinada mediante experimentos.

Dinâmica dos líquidos ideais
Consideraremos, agora, as leis do movimento de um líquido ideal. Este líquido deve ser incompressível e sem atrito interno. Em. muitos casos, os fenômenos de escoamento dos fluidos reais (líquidos ou gases) são muito semelhantes aos de um líquido ideal. As leis do escoamento de um tal líquido foram pela primeira vez tratadas teoricamente por Daniel Bernoulli e por Euler.

O escoamento de um líquido transparente pode ser observado com o aparelho das linhas de fluxo ou de corrente onde se fazem montagens específicas para tais experimentos. Deitam-se, num. líquido em escoamento, gotas de tinta, orientando-se elas segundo certas linhas, as linhas de fluxo. Num escoamento estacionário a linha de fluxo é a trajetória que percorre uma partícula fluida. A velocidade v desta partícula é sempre tangencial à linha de fluxo.

Consideremos, agora, uma pequena superfície de área S, normal à direção do escoamento, e tracemos de cada ponto de seu contorno a linha de fluxo correspondente: obteremos, assim, um tubo de fluxo.

Duas linhas de fluxo jamais se podem cortar, senão teríamos