Defina volume de controle e volume material (superfície de controle).

Passo 1

Beleza, o exercício tá pedindo duas definições chave em mecânica de fluidos/contínuos:
  • Volume de Controle (e sua “superfície de controle”)
  • Volume Material (às vezes chamado de volume de massa)
O conteúdo aqui é a diferença entre a descrição Euleriana (que olha pra um pedaço fixo do espaço) e a descrição Lagrangiana (que acompanha as partículas). Para resolver, a gente vai precisar entender o que significa “escolher uma região fixa” versus “acompanhar um mesmo grupo de partículas”.

Passo 2

Antes de definir, vale sacar o fundamento teórico:
  1. Descrição Euleriana: você pega um trechinho do espaço (pode ser fixo ou até se deformar ao longo do tempo) e observa o que entra e sai dele.
  2. Descrição Lagrangiana: você marca um punhado de partículas/fluidosas e segue cada uma delas, vendo como suas propriedades mudam.
Agora, aplicando isso às definições:
Volume de Controle
  • É uma região arbitrária do espaço que você delimita para fazer balanços de massa, quantidade de movimento, energia, etc.
  • Essa região pode ser fixa ou ter bordas que se movem/deformam ao longo do tempo, mas o ponto é: eu meço o que entra ou sai dessa região.
  • A “superfície de controle” é a fronteira desse volume de controle. É nela que calculamos fluxos (de massa, energia, etc.) atravessando.
Volume Material (ou de Massa)
  • Em vez de fixar um espaço, você fixa um conjunto de partículas/fluidos. Ou seja, você acompanha sempre as mesmas partículas conforme elas se deslocam.
  • A fronteira desse volume se move junto com o fluxo.
  • Esse approach é típico da descrição Lagrangiana, onde as equações de conservação são escritas seguindo cada partícula.

Resposta

Volume de Controle: região arbitrária (fixa ou deformável) do espaço, utilizada para avaliar fluxos através de sua superfície de controle.
Volume Material: conjunto fixo de partículas (a mesma “massa”), cuja fronteira se desloca com o fluxo.

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