Escoamento de fluidos – continuidade, princípio de Bernoulli e lei de Torricelli
FísicaForças e dinâmicaIdades 15–16
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Entre para usarUm cano com três trechos cuja seção e altura você pode mudar: partículas traçadoras mostram que a vazão Q = Av permanece constante, e três manômetros e um gráfico de barras mostram que p + ½ρv² + ρgh é igual em todos os trechos (um medidor Venturi). A segunda tela é uma prática: um tanque de água com um pequeno furo na lateral; mude a profundidade H e a altura do furo, meça o alcance do jato e teste v = √(2gH) com uma tabela de resultados e um gráfico de v² em função de H.
Aula: Dinâmica dos fluidos: equação da continuidade, equação de Bernoulli, medidor Venturi e lei de Torricelli
O que mostra
Em um fluido ideal, incompressível e sem viscosidade, a vazão Q = Av é a mesma em todas as seções, então o fluido acelera onde o cano se estreita. A equação de Bernoulli, p + ½ρv² + ρgh = constante, expressa a conservação da energia por unidade de volume: onde a velocidade ou a altura aumentam, a pressão diminui. Um medidor Venturi usa essa queda de pressão para medir Q. A lei de Torricelli sai da mesma equação: a água sai por um furo pequeno, a uma profundidade H, com v = √(2gH), como um corpo que caiu de uma altura H.
Como usar
Na tela Cano (Venturi), mude Vazão Q, as áreas A₁, A₂ e A₃, Altura h₃, Pressão manométrica p₁ e Densidade ρ, e observe os manômetros, as barras e a tabela. Na tela Tanque esvaziando (Torricelli), ajuste Profundidade acima do furo H e Altura do furo y, clique em Registrar resultado para várias profundidades e obtenha g do gráfico de v² em função de H. Desmarque Manter o nível constante para o tanque esvaziar.
Parâmetros que você pode mudar
- Tela Cano (Venturi), Tanque esvaziando (Torricelli)
- Vazão Q 1–20 L/s
- Seção do trecho 1 A₁ 10–100 cm²
- Seção do estrangulamento A₂ 5–100 cm²
- Seção do trecho 3 A₃ 10–100 cm²
- Altura do trecho 3 acima do trecho 1 h₃ 0–3 m
- Pressão manométrica no trecho 1 p₁ 0–200 kPa
- Densidade do líquido ρ 700–1300 kg/m³
- Profundidade da água acima do furo H 0,05–1 m
- Altura do furo acima do chão y 0,1–1 m
- Diâmetro do furo d 2–10 mm
- Manter constante o nível da água (reabastecido)
Perguntas para explorar
- Por que a água anda mais rápido onde o cano se estreita, e o que acontece com a pressão ali?
- Se o último trecho for elevado sem mudar sua seção, como muda a pressão nele?
- Por que a velocidade do jato não depende do tamanho do furo, mas o tempo para esvaziar o tanque depende?
