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EXERCÍCIO PISTÃO SOBRE VISCOSIDADE + TENSÃO DE CISALHAMENTO + LEI DE NEWTON DA VISCOSIDADE
Neste exercício, analisamos o movimento de um cilindro puxando um pistão com velocidade constante para cima, com um fluido viscoso preenchendo o espaço entre ambos. A questão envolve cálculo da velocidade necessária para manter o pistão em repouso, considerando a viscosidade cinemática (1,0 × 10⁻⁴ m²/s), o peso específico (8.000 N/m³) e dimensões do sistema (diâmetros e comprimento).
O exercício apresenta duas abordagens: uma assumindo perfil de velocidade linear e outra assumindo perfil parabólico. A partir da equação de viscosidade de Newton (τ = μ × dv/dy) e equações de equilíbrio de forças (força viscosa = peso do pistão), desenvolvemos expressões para calcular a velocidade do cilindro.
No caso linear, usamos a folga entre cilindro e pistão e obtemos uma velocidade aproximada de 21,3 m/s.
Já na abordagem com perfil parabólico, integramos a equação diferencial do escoamento e encontramos uma velocidade de aproximadamente 20,1 m/s, o que demonstra um erro de cerca de 5,7% ao considerar o perfil linear. Essa diferença é significativa, principalmente em sistemas onde precisão é crítica.
Este estudo evidencia a importância de escolher o modelo adequado de escoamento para obter resultados mais realistas em análises de sistemas mecânicos com fluidos viscosos.
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
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- Fundador (2016) do canal Engenharia & Cia, hoje com +50.000 inscritos
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- 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.
