Explique, com suas palavras, a experiência de Reynolds que mostra os diversos regimes de escoamento interno de um fluido.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você pediu pra gente explicar, de um jeito fácil, a experiência de Reynolds que mostra os diferentes tipos de escoamento interno de um fluido. Então, vamos falar sobre mecânica dos fluidos, especificamente sobre como os fluidos se comportam quando fluem dentro de tubos ou canalizações. Para entender isso, vamos precisar conhecer o que é o número de Reynolds e como ele nos ajuda a identificar se o fluxo é laminar, turbulento ou em transição.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre quem foi Osborne Reynolds. Ele foi um físico e engenheiro do século XIX que realizou uma famosa experiência para entender melhor como os fluidos se movem em tubos. A ideia principal dele era descobrir por que, dependendo de certas condições, o fluido podia fluir de maneira suave ou de forma desordenada.
Passo 3
Na experiência de Reynolds, ele usou tubos transparentes para observar o fluxo de água misturada com pequenas bolhas de ar. Ele variava a velocidade do fluxo e a viscosidade do fluido para ver como isso afetava o movimento das bolhas. O que ele observou foi que, em baixas velocidades, as bolhas se moviam de forma ordenada e paralela, indicando um fluxo laminar. Já em altas velocidades, as bolhas se moviam de maneira caótica, mostrando um fluxo turbulento.
Passo 4
Para quantificar isso, Reynolds introduziu o chamado número de Reynolds (
). Essa fórmula ajuda a determinar o tipo de escoamento com base em fatores como a velocidade do fluido, o diâmetro do tubo e a viscosidade do fluido. A fórmula é:
Onde:
-
é a densidade do fluido, -
é a velocidade do fluxo, -
é o diâmetro do tubo, -
é a viscosidade dinâmica do fluido.
Passo 5
Com o número de Reynolds calculado, podemos identificar os regimes de escoamento:
- Laminar: Quando
. Aqui, o fluxo é suave e ordenado, com as camadas de fluido deslizando umas sobre as outras de maneira paralela. - Transição: Entre
. Nesse intervalo, o fluxo pode alternar entre laminar e turbulento, sendo instável. - Turbulento: Quando
. O fluxo se torna caótico, com redemoinhos e movimentos desordenados.
Resposta
A experiência de Reynolds demonstrou que, ao variar a velocidade do fluido e as características do tubo, o fluxo pode ser laminar, turbulento ou em transição, dependendo do número de Reynolds. Isso ajuda a prever como um fluido vai se comportar em diferentes condições de escoamento interno.
Exercícios relacionados
A porta lateral do tanque é articulada na borda inferior. Uma pressão de 100 psfg é aplicada na superfície livre do líquido. Determine a força necessária para manter a porta fechada. A pressão manométrica na superfície livre é igual a
. O peso específico é igual a
.
Escoamento no tubo de um reservatório: Queda de pressão desconhecida - Um tubo horizontal com 100 m de comprimento está ligado a um grande reservatório. Que profundidade,
, deve ser mantida no reservatório para produzir uma vazão de
de água?
diâmetro interno do tubo (rugosidade,
) é 75 mm . A entrada é reentrante e a água descarrega para a atmosfera. Admita as seguintes propriedades do fluido (água): massa específica
viscosidade absoluta
m.s.
Sabendo que o comprimento total da tubulação é de 122 m e que a rugosidade relativa é 0,001. Calcule a potência requerida pela bomba em hp, sendo o rendimento da bomba de
.
Sabendo que o comprimento total da tubulação é de 122 m e que a rugosidade relativa é
Um sistema hidráulico opera a uma pressão manométrica de 20 MPa e
. O fluido hidráulico é óleo SAE 10W. Uma válvula de controle consiste em um pistão com 25 mm de diâmetro montado num cilindro com uma folga radial média de
. Determine a vazão em volume do vazamento se a pressão manométrica do lado de baixa pressão do pistão for
.
Calcular a velocidade de sedimentação de uma suspensão de partículas em querosene.
Propriedades do fluido: densidade
viscosidade
.
Propriedade das partículas: densidade
, diâmetro médio
, esfericidade 0,8 .
Concentração de sólidos na suspensão:
de suspensão.