quarta-feira, 29 de setembro de 2010

CURIOSIDADE

Esse é um artigo muito interessante da REVISTA CIÊNCIA HOJE, que trata de um assunto já discutido em aula : A TURBULÊNCIA.


Nas imagens em anexo a seguir está o artigo, em ordem.



CAPA DO ARTIGO





















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EQUILÍBRIO RELATIVO

EQUILÍBRIO RELATIVO



O equilíbrio relativo acontece quando um fluido está em repouso em relação a um sistema de referência fixo ao recipiente em que o fluido se encontra. Como as partículas do fluido não terão movimento em relação ao recipiente, também não haverá tensão de cisalhamento.


A figura abaixo pode exemplificar melhor:











O fluido, quando em relação ao sistema O’XYZ, está em movimento. Mas em relação ao sistema fixo no recipiente, que é o Oxyz, o fluido permanece em equilíbrio estável (desde que a aceleração seja constante). Assim, como esse fluido estará em repouso em relação a somente um desses dois referenciais adotados, ele estará em EQUILÍBRIO RELATIVO.


OBS: PARA QUE ISSO TUDO ACONTEÇA, É SUFICIENTE A ACELERAÇÃO SER CONSTANTE. NESSE ESTUDO DE EQUILÍBRIO RELATIVO TAMBÉM INCLUEMSSE O MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME (MCU) ONDE A ACELERAÇÃO TANGENCIAL É NULA E A ACELERAÇÃO CENTRÍPETA MANTÉM-SE CONSTANTE.



EXEMPLOS PRÁTICOS DE EQUILÍBRIO RELATIVO


* TANQUE EM TRANSLAÇÃO RETILÍNEA COM ACELERAÇÃO CONSTANTE, CONTENDO UM FLUIDO


Um carro-tanque, que está parcialmente cheio de um líquido homogêneo, percorre com aceleração constante a um trecho reto e horizontal de estrada. Como fazemos para determinar o ângulo j que a superfície livre do líquido, suposto em equilíbrio, forma com a horizontal?


Estando o líquido em equilíbrio relativo, o sistema não se deforma durante o movimento; todos os pontos do sistema, em particular um corpúsculo P junto à superfície livre, têm a mesma aceleração a. A superfície livre apresenta-se inclinada de um ângulo j .



A força m.a agente no corpúsculo (cuja massa é m) é resultante da força de campo m.g (de gravidade) e da força de contato N (do líquido subjacente), Com |a| = a, a poligonal vetorial nos dá:


tgj = m.a/m.g portanto tgj = a/g



Em movimento uniforme (a = 0) resulta j = 0 (superfície livre horizontal).



* TANQUE COM MOVIMENTO DE TRANSLAÇÃO EM UM PLANO INCLINADO


O carro-tanque foi abandonado em um plano inclinado perfeitamente liso e que forma com o horizonte o ângulo q . Como determinar o ângulo j que a superfície livre do líquido forma com a horizontal, em sua configuração de equilíbrio relativo?



O carro e o líquido contido nele realizam movimento de translação segundo uma reta de maior declive do plano, com aceleração de intensidade:
a = |a| = g.senq .
No corpúsculo P de massa m e situado junto à superfície livre do líquido atua uma força resultante de intensidade: m.a = m.g.senq , paralela às linhas de maior declive do plano, e em sentido descendente.


Projetando as forças sobre uma reta de maior declive do plano, obtemos:


m.g.cos(90o - q) - N.sen(q - j) = m.a
m.g.senq - N.sen(q - j) = m.g.senq
sen(
q - j) =0
j = q


Isto é: A superfície livre do líquido é paralela ao plano inclinado.



Fontes:

BRUNETTI, Franco - Mecânica dos Fluidos - SP, 2005.

http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_T01_03.asp