Por que se desenvolve o perfil de velocidade em escoamentos reais? A partir de qual momento e em que situação esse perfil permanece inalterado?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A pergunta é sobre por que desenvolvemos um perfil de velocidade em escoamentos reais e em que momento e situação esse perfil fica estável, sem mudar. Para entender isso, vamos falar um pouco sobre mecânica dos fluidos, especialmente sobre como a viscosidade influencia o movimento do fluido e como isso cria perfis de velocidade específicos.
Passo 2
Primeiro, é importante saber que em escoamentos reais, ou seja, quando consideramos a viscosidade do fluido, as camadas do fluido deslizam umas sobre as outras. A viscosidade é uma medida de quão “grosso” ou “fino” é o fluido, o que afeta como as camadas se movem em relação umas às outras.
Passo 3
Devido à viscosidade, a velocidade do fluido não é a mesma em todas as partes do escoamento. Perto das paredes do tubo ou do canal por onde o fluido está passando, a velocidade é praticamente zero porque o fluido está “parado” na superfície. À medida que nos afastamos da parede, a velocidade aumenta gradualmente até atingir um valor máximo no centro do escoamento.
Passo 4
Esse comportamento gera o perfil de velocidade, onde há uma distribuição específica da velocidade do fluido em função da distância das paredes. Em escoamentos laminares, que são suaves e ordenados, esse perfil de velocidade tende a assumir uma forma parabólica.
Passo 5
Agora, sobre quando esse perfil permanece inalterado: após um certo tempo ou distância, o escoamento atinge uma condição chamada “escoamento totalmente desenvolvido”. Nesse ponto, o perfil de velocidade não muda mais, pois as camadas de fluido já se ajustaram completamente à influência da viscosidade e às condições das paredes.
Resposta
Então, desenvolvemos o perfil de velocidade em escoamentos reais devido à viscosidade do fluido, que faz com que as diferentes camadas deslizem umas sobre as outras de maneira controlada. Esse perfil permanece inalterado a partir do momento em que o escoamento atinge o estágio de escoamento totalmente desenvolvido, geralmente após uma certa distância do início do escoamento ou quando as condições do sistema permanecem constantes.