(a) Explique o conceito de " partícula de fluido".
(b) Qual é a observação importante sobre essa definição?
(b) Qual é a observação importante sobre essa definição?
Passo 1
O enunciado pede dois itens ligados à teoria de mecânica dos fluidos:
- (a) definir o que é uma partícula de fluido, e
- (b) apontar a observação mais relevante sobre essa definição.
Para isso vamos recorrer à hipótese de continuidade e ao conceito de elemento de fluido infinitesimal.
Passo 2
Uma partícula de fluido é um volume infinitesimal imaginário que acompanha o escoamento e dentro do qual assumimos as grandezas (velocidade, pressão, densidade etc.) uniformes. Em outras palavras, é um “ponto com volume” que se move junto com o fluido e que serve para analisar variações locais no escoamento sem perder as propriedades físicas definidas.
Passo 3
A observação importante é que essa partícula deve ser grande o suficiente para conter um número estatisticamente grande de moléculas (garantindo validade da hipótese de continuidade) e, ao mesmo tempo, pequena o suficiente para que em escalas macroscópicas ela possa ser tratada como um ponto. Assim, há um duplo requisito de escala:
. Escala microscópica (molecular)
volume da partícula
escala macroscópica de interesse.
Resposta
(a) A partícula de fluido é um volume infinitesimal, mas ainda contendo muitas moléculas, que se desloca com o escoamento e em que se consideram as grandezas físicas uniformes.
(b) A observação importante é que ela precisa ser grande frente à escala molecular (para que o fluido se comporte de forma contínua) e pequena frente à escala macroscópica (para que possa ser tratada como elemento pontual do escoamento).
(b) A observação importante é que ela precisa ser grande frente à escala molecular (para que o fluido se comporte de forma contínua) e pequena frente à escala macroscópica (para que possa ser tratada como elemento pontual do escoamento).