Qual o significado físico dos termos que compõe a equação geral do transporte de quantidade de movimento?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para entendermos o que cada termo representa fisicamente na equação geral do transporte de quantidade de movimento. Isso está relacionado à Mecânica dos Fluidos, especificamente às equações que descrevem como a quantidade de movimento (ou momento) de um fluido é transportada e alterada. Para resolver isso, vamos precisar conhecer os termos que compõem essa equação e entender o que cada um significa no contexto físico.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação geral do transporte de quantidade de movimento, que é uma forma da Equação de Navier-Stokes para fluidos. Ela pode ser expressa assim:
Aqui, cada símbolo representa:
-
: densidade do fluido -
: velocidade do fluido -
: pressão -
: viscosidade dinâmica -
: força de corpo (como a gravidade)
Vamos entender cada termo dessa equação.
Passo 3
Primeiro termo à esquerda:
Esse termo representa a aceleração local do fluido, ou seja, como a velocidade de uma partícula de fluido muda ao longo do tempo em um ponto fixo no espaço.
Segundo termo à esquerda:
Esse é o termo da aceleração convectiva, que descreve como a velocidade do fluido muda à medida que a partícula se move de um ponto para outro com diferentes velocidades.
Passo 4
Primeiro termo à direita:
Esse termo representa o gradiente de pressão, que é a força resultante da variação da pressão no fluido. Ele indica como a diferença de pressão em diferentes pontos gera movimento no fluido.
Segundo termo à direita:
Esse é o termo da viscosidade. A viscosidade é uma medida da resistência interna do fluido ao fluxo. Esse termo descreve como a viscosidade dissipa a energia do movimento, agindo para suavizar as variações na velocidade do fluido.
Passo 5
Terceiro termo à direita:
Esse termo representa as forças de corpo, como a gravidade. Essas são forças que atuam em todas as partículas do fluido igualmente e não dependem do movimento do fluido em si.
Resposta
Cada termo na equação geral do transporte de quantidade de movimento representa: as acelerações local e convectiva do fluido (
), a força derivada do gradiente de pressão (
), a resistência interna devido à viscosidade (
) e as forças de corpo como a gravidade (
). Juntos, esses termos descrevem como a quantidade de movimento é transportada e modificada em um fluido.
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© Escreva as unidades de força, energia e densidade no SI em termos das unidades fundamentais.
(a) Explique a diferença entre unidades fundamentais e unidades derivadas.
Converta as unidades:
(b) 0.1 g para mg
(b) 0.1 g para mg
Define-se o ano-luz como a distância que a luz percorre em um ano. Calcule a distância em quilômetros até a estrela mais próxima, chamada Proxima Centauri, que está a 4,24 anos-luz de nós. A velocidade da luz é aproximadamente
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