Engineering That Connects Theory To Industrial Practice
Conteúdo da Aula
PERFIL DE VELOCIDADE PARABÓLICO E TENSÃO DE CISALHAMENTO NA PLACA
Neste exemplo, estudamos um fluxo de fluido com perfil de velocidade parabólico entre uma placa inferior com velocidade de 2 m/s e uma superfície superior exposta ao ar com velocidade de 5 m/s. A viscosidade dinâmica do fluido é de 1,0 × 10⁻² N.s/m². A espessura do canal é de 2 mm (2 × 10⁻³ m), e queremos determinar a função da velocidade v(y) e a tensão de cisalhamento na placa inferior.
Sabemos que v(y) é uma função quadrática, pois o perfil é parabólico. Utilizamos as condições de contorno para montar um sistema de equações com base nos pontos: v(0) = 2, v(2 × 10⁻³) = 5 e dv/dy = 0 para y = 2 × 10⁻³ m, pois não há cisalhamento na superfície.
Derivando v(y) = ay² + by + c, obtemos dv/dy = 2ay + b. Substituindo os valores, resolvemos o sistema e chegamos a:
v(y) = -0,75y² + 3y + 2
dv/dy = -1,5y + 3
A tensão de cisalhamento é dada por τ = μ × dv/dy. Avaliando em y = 0:
τ = (1,0 × 10⁻²) × 3 = 3,0 × 10⁻² Pa
Portanto, a tensão de cisalhamento junto à placa inferior é de 3,0 × 10⁻² N/m², ou 0,03 Pa. Esse exemplo é ótimo para entender aplicações de perfis não lineares de velocidade em fluidos viscosos.
Nossos canais no Youtube:
Conheça o Professor das Aulas
Micelli Camargo:
🎓 Formação Acadêmica
- Eng. Mecânico pela UNIFEI
- Mestre em Tecnologia Nuclear (USP/IPEN)
- Especialista em Didática do Ensino Superior (Uniderp)
- MBA Executivo em Marketing (FGV)
🏭 Experiência Profissional
- +20 anos no setor de bombas e equipamentos industriais
- Consultor e instrutor técnico em empresas como OMEL, Vallair e Embraseal
- Atuação em vendas técnicas, aplicação e treinamentos presenciais/online
👨🏫 Atuação como Professor
- +25 anos de experiência como docente
- Ex-professor universitário de Engenharia Mecânica em São Paulo
📈 Engenharia & Cia
- Fundador (2016) do canal Engenharia & Cia, hoje com +50.000 inscritos
- Já treinou mais de 1200 alunos em cursos presenciais e online
- Criador do software exclusivo de dimensionamento de bombas
Importância da Mecânica dos Fluidos
A Mecânica dos Fluidos é um dos pilares da engenharia e da física aplicada, dedicada ao estudo do comportamento de líquidos e gases em diferentes condições.
Seu entendimento é fundamental para projetar, dimensionar e analisar sistemas que envolvem escoamento, transporte e utilização de fluidos.
Entre os conceitos mais importantes estão:
👉 Propriedades do fluido como massa específica, viscosidade, tensão superficial, gravidade específica e outras.
👉 Conceitos de pressão, princípio de Stevin e Lei de Pascal que regem a estática, essenciais para o dimensionamento de superfícies submersas como comportas ou até mesmo submarinos
👉 Escoamento laminar e turbulento, que descrevem os diferentes regimes de movimento dos fluidos
👉 Princípio de Bernoulli, aplicado em medições de pressão e velocidade
👉 Equação da energia e perdas de cargas essenciais no dimensionamento de bombas, ventiladores, compressores, turbinas e sistemas hidráulicos
👉 Equação da continuidade, que garante a conservação da massa em dutos e tubulações
👉 Números adimensionais, como Reynolds, Mach e Froude, que permitem prever e comparar situações práticas de escoamento
👉 Estudo dos fenômenos da cavitação
👉 E muito mais.
As aplicações da mecânica dos fluidos são vastas: desde o abastecimento de água e saneamento, passando pela indústria de energia e petróleo, até áreas como aeronáutica, climatização, ventilação, ar condicionado, refrigeração, processos químicos e biomédicos e muito mais.
Por sua abrangência e impacto direto na eficiência e segurança de sistemas, a Mecânica dos Fluidos é considerada uma disciplina indispensável para engenheiros, técnicos e profissionais de diversas áreas tecnológicas.
