Conteúdo principal
Biblioteca de Física
Curso: Biblioteca de Física > Unidade 9
Lição 3: Dinâmica dos fluidos- Taxa de fluxo de volume e a equação da continuidade
- O que é taxa de fluxo de volume?
- Derivação da equação de Bernoulli - parte 1
- Derivação da equação de Bernoulli - parte 2
- Cálculo da velocidade do fluido que sai por um buraco
- Mais sobre o cálculo da velocidade do fluido que sai por um buraco
- Cálculo da taxa de fluxo a partir da equação de Bernoulli
- O que é a equação de Bernoulli?
- Viscosidade e fluxo de Poiseuille
- Turbulência em velocidades altas e número de Reynold
- Efeito Venturi e tubos de Pitot
- Tensão superficial e adesão
© 2023 Khan AcademyTermos de usoPolítica de privacidadeAviso de cookies
Mais sobre o cálculo da velocidade do fluido que sai por um buraco
Esclarecimento e mais ideias sobre o problema da equação de Bernoulli no qual o líquido sai por um buraco em um contêiner. Versão original criada por Sal Khan.
Quer participar da conversa?
- Um chuveiro possui 20 furos circulares, cada um com 1,00 mm de diâmetro.
Ele é alimentado por um cano com diâmetro interno de 1,00 cm ligado
a uma caixa d’água cujo nível se encontra 5,0 m acima. Use g = 9,8 m=s2 e
= 1,000 g=cm3 para a densidade da água. Despreze os efeitos da viscosidade.
a) Qual é a vazão do chuveiro, em litros por minuto, nestas condições?
b) Calcule a pressão manométrica na saída do cano. Despreze a pequena
diferença de altura entre este ponto e a saída dos furos.
FÍSICA(0 votos)
Transcrição de vídeo
RKA22JL - Antes de seguir em frente,
só queria ter a certeza de que você entendeu aquela última observação
que eu fiz no fim do último vídeo. Dissemos que a pressão entrando nisso,
que nós poderíamos ver esse copo onde a abertura na parte superior
é a entrada para o tubo. E esse miniorifício
é a saída do tubo. Eu sei que quando desenhei
da última vez, eu fechei, mas temos um
vácuo em toda a parte. Uma vez que há um vácuo em toda a parte,
a pressão nesse ponto P₁ é igual a zero. O ponto que eu quero observar é
que, por termos um orifício aqui, a pressão nesse ponto em P₂
também é igual a zero. Você quase pode vê-lo
como a pressão atmosférica nesse ponto, mas, uma vez que estamos no
vácuo, essa pressão é zero. Isso pode ter sido um pouco
confuso, porque você disse: “Espere, eu pensei que,
em profundidade, se eu tivesse um ponto na mesma altura, eu teria, na verdade,
uma pressão nesse ponto de ρgh." Isso é verdade,
completamente verdade. Você, de fato, tem uma pressão inata
no líquido nesse ponto de ρgh. E é isso que está fazendo
com que o líquido saia. Mas isso é resolvido na parte
de energia potencial da equação. Deixe-me reescrever
a equação de Bernoulli. A pressão na entrada, mais ρgh₁,
mais ρv₁ ao quadrado, sobre 2 é igual à pressão de saída, mais ρgh₂,
mais Pv₂ ao quadrado sobre 2. Essa expressão está
próxima de zero, se a taxa na qual a superfície
se move for muito lenta se a área dessa superfície
for muito maior que esse orifício. É como se você fizesse
um buraco na represa, todo aquele lago vai descer
em um minuto, muito lentamente, como um trilionésimo da velocidade
com que a água está saindo na outra ponta, portanto,
você poderia ignorar essa expressão. Também definimos que o orifício
estava em zero, portanto, a altura de h₂ é zero. Ela se simplificou à
pressão de entrada. A pressão na parte superior do tubo ou no
lado esquerdo do tubo, mais ρgh₁. Essa não é a
energia potencial, mas foi a expressão de energia potencial
quando obtivemos a equação de Bernoulli. Isso é igual à pressão de saída
ou à pressão na saída do orifício, no lado direito do orifício,
mais a energia cinética Pv₂. E a expressão de
energia cinética... Na verdade, não se soma
completamente a energia cinética, porque nós a manipulamos, eu só queria deixar
claro o ponto que é definitivamente zero. Eu acho que está claro para você
que nós temos um vácuo aqui em cima. A pressão nesse ponto é zero,
então, podemos ignorar isso. A pergunta é:
qual é a pressão aqui? Esta pressão é zero,
porque temos um vácuo aqui. Se eu dissesse que a pressão
neste orifício é igual a Pgh... Então, eu teria a situação em que Pgh é igual
a Pgh, mais Pv ao quadrado sobre 2. O que significa isso? Quando eu digo que essa pressão
na saída do tubo é Pgh, significa que estou aplicando
alguma pressão dentro desse orifício. Essa pressão que estou aplicando
dentro do edifício é deslocamento, perfeitamente suficiente para compensar
a pressão nesta profundidade. Por causa disso, nenhum pouco
de água se moverá. Você poderia imaginar
que se esse é um orifício, vamos dizer que esta
é a abertura do orifício, e eu tenho algumas partículas
de água ou de fluido, vamos dizer que
esses são os átomos, estamos dizendo naturalmente,
em qualquer ponto, que existe uma pressão. Nesse ponto, isso é igual à ρgh,
mas este é P₂. Quanta pressão estou exercendo
sobre esta extremidade do orifício? Se eu exercer ρgh
nessa extremidade, então, essas moléculas que estavam
prestes a sair do orifício não vão sair, porque elas vão receber a
mesma pressão de todas as direções. O que dissemos no último vídeo,
e eu realmente quero, porque esse é um ponto sutil,
é que a pressão externa, estando na parte externa
do orifício, é zero. Por isso, nós
acabamos com isso. A mudança de energia potencial
se torna toda a energia cinética, que é algo com a qual
estamos familiarizados a partir só de nossa cinemática
e nossas equações de energia. Com isso fora do caminho,
vamos resolver outro problema. Na verdade, vou resolver esse
problema no próximo vídeo, só para termos um corte
mais preciso entre os vídeos. Vejo você em breve, então!