(a) Explique o conceito de " partícula de fluido".
(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:
1. Escala microscópica (molecular) \ll volume da partícula \ll 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).

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