Dê a definição de fluidos.
Passo 1
O enunciado pede a definição de “fluidos” para usar numa prova. Não há números nem outras condições, apenas uma definição conceitual clara.
Passo 2
Antes de escrever uma definição formal, vamos entender o comportamento que distingue um fluido de um sólido. Imagine empurrar com o dedo a superfície de um copo cheio de água: a água se deforma e corre; se empurrar a face de um bloco de metal, o bloco resiste e mantém a forma (até que a tensão seja muito grande e ele se deforme plasticamente). A propriedade-chave aqui é a resposta a uma tensão tangencial (ou tensão de cisalhamento): em um fluido, uma tensão tangencial pequena e sustentada faz com que o material continue a deformar-se ao longo do tempo — ele “flui”.
Passo 3
Para formalizar, precisamos definir alguns termos simples:
- Tensão de cisalhamento: é a força por unidade de área aplicada tangencialmente à superfície de um corpo; costuma ser denotada por
e tem unidades (pascal). - Taxa de deformação ou taxa de cisalhamento: mede quão rápido camadas adjacentes do material deslizam umas sobre as outras; uma forma simples é
, onde é a velocidade numa direção e a coordenada perpendicular. - Pressão: é a componente normal (perpendicular) isotrópica das tensões; denota-se por
.
Esses conceitos permitem descrever quantitativamente o comportamento de materiais sob forças.
Passo 4
Um aspecto central que aparece nas provas é a relação entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação. Para muitos fluidos comuns (chamados de fluidos newtonianos) vale a relação simples:
onde:
-
é a tensão de cisalhamento, -
é a viscosidade do fluido (medida de “rigidez ao escoamento”), com unidades , -
é a taxa de cisalhamento.
Explanação: se
é pequena (como no ar), o fluido escoa facilmente; se
é grande (como no mel), o escoamento é lento. A relação acima diz: quanto maior a taxa de deformação, maior a tensão necessária para manter esse escoamento, proporcionalmente a
.
Passo 5
Outra ferramenta útil: o modelo de meio contínuo. Em mecânica dos fluidos assume-se que o fluido pode ser tratado como um contínuo com propriedades locais bem definidas (densidade
, velocidade
, pressão
, etc.), isto é, desprezam-se as moléculas individuais e define-se grandezas macroscópicas. Para fluxo incompressível, por exemplo, usa-se a condição
que significa que o volume local se conserva (densidade praticamente constante).
Passo 6
Classificações e casos especiais que costumam cair em provas:
- Fluidos incompressíveis versus compressíveis: líquidos típicos são quase incompressíveis (densidade
praticamente constante); gases podem ser fortemente compressíveis. - Fluidos newtonianos versus não-newtonianos: nos newtonianos a relação
é linear; nos não-newtonianos essa relação é mais complexa (por exemplo, viscosidade que depende da taxa de cisalhamento). - Fluido ideal (inviscid): modelo em que
, portanto não há tensões de cisalhamento. É uma idealização útil em muitos problemas teóricos (mas raramente exata na prática).
Passo 7
Como reconhecer um fluido na prática ou numa prova: se o material tende a “fluir” quando sujeito a uma tensão tangencial (mesmo que pequena) e não mantém uma forma fixa resistindo a essa tensão, então trata-se de um fluido. Exemplos simples para associar: água e ar (escoam facilmente), óleo e mel (escoam mais lentamente devido a maior
), ferro fundido ainda flui lentamente quando aquecido muito, enquanto um sólido rígido não flui sob tensões pequenas.
Passo 8
Dica para a prova: escreva uma definição curta e direta acompanhada, se for pedido, de uma ou duas frases explicando termos-chave (
, pressão
, viscosidade
) e um exemplo. Se pedirem propriedades, cite que não sustentam tensões de cisalhamento em equilíbrio e mencione a relação de viscosidade para fluidos newtonianos.
Resposta
Um fluido é uma substância que se deforma continuamente (ou “flui”) sob a ação de qualquer tensão de cisalhamento aplicada, isto é, não pode sustentar tensões de cisalhamento em equilíbrio — apenas pressões normais — sendo descrito macroscopicamente por grandezas locais como densidade
, velocidade
e pressão
.