As leis dos fluidos líquidos são princípios fundamentais que descrevem o comportamento dos líquidos em movimento ou em repouso. Essas leis, como a equação da continuidade, a Lei de Bernoulli, a Lei de Pascal e a Lei de Arquimedes, entre outras, são cruciais em diversas disciplinas como engenharia, física e biologia.
Eles fornecem uma estrutura teórica para a compreensão dos fenômenos da mecânica dos fluidos, como o fluxo de líquidos em sistemas de tubulação, a flutuação de objetos em fluidos, o projeto de aeronaves e a circulação sanguínea no corpo humano.
Abaixo oferecemos uma explicação simplificada dessas leis, princípios e equações.
Equação de continuidade
Vamos imaginar um rio poderoso que flui constantemente. A equação da continuidade nos diz que a quantidade de água que entra em determinado ponto do rio deve ser igual à quantidade que sai no mesmo ponto, desde que não haja acúmulo ou perda de água no sistema.
Esta lei estabelece uma relação direta entre a velocidade e a área da seção transversal de um fluxo de fluido. Na engenharia, esta lei é frequentemente aplicada no projeto de sistemas de tubos e canais para garantir um fluxo uniforme e eficiente de líquidos.
Lei de Bernoulli
Se você já soprou a superfície de uma bebida quente para esfriá-la, experimentou a lei de Bernoulli em ação. Esta lei estabelece uma relação entre pressão, velocidade e altura de um fluido incompressível em movimento.
No fluxo sem atrito, a energia total do fluido (cinética, potencial e pressão) permanece constante durante todo o fluxo. Os aviões voam, os carros de montanha-russa deslizam e as gotas de chuva caem por causa dos princípios descritos nesta lei.
Princípio de Pascal
Imagine uma bolsa de água com vários canudos inseridos. Se você aplicar pressão em um canudo, todos os outros sentirão o efeito. O princípio de Pascal afirma que a pressão aplicada num ponto de um fluido contido num recipiente é transmitida sem diminuição a todos os pontos do fluido e às paredes do recipiente.
Este princípio da engenharia de fluidos é aplicado na engenharia hidráulica e na compreensão do funcionamento de dispositivos como macacos hidráulicos usados para levantar carros em oficinas mecânicas.
Princípio de Arquimedes
Ao mergulhar em uma piscina, você vivencia o princípio de Arquimedes em ação. Este princípio afirma que um objeto imerso em um fluido experimenta uma força de empuxo igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo objeto.
Por exemplo, os navios flutuam porque a água que deslocam pesa tanto quanto o próprio navio. Usando esta lei, fenômenos como a flutuação de icebergs e a formação de correntes oceânicas podem ser estudados.
Lei de Stokes
Esta lei, desenvolvida pelo físico britânico George Gabriel Stokes no século XIX, descreve a força de arrasto experimentada por uma partícula esférica de pequeno tamanho que se move através de um fluido viscoso a velocidades relativamente baixas.
A lei de Stokes é especialmente relevante na dinâmica de microfluidos e em aplicações onde o movimento de pequenas partículas em líquidos viscosos desempenha um papel importante, como na sedimentação de partículas suspensas, na difusão de partículas em fluidos biológicos e na filtração em sistemas de filtração. membranas. Além disso, é utilizado na determinação de viscosidades de fluidos através de técnicas experimentais como a viscometria.
Um exemplo desta lei ocorre quando uma gota de chuva cai lentamente pela janela, você está vendo a lei de Stokes em ação.