Explique como funcionam o tubo de Pitot e o medidor de Venturi, destacando o princípio físico em que se baseiam.
Passo 1
O enunciado pede uma explicação do funcionamento do tubo de Pitot e do medidor de Venturi, destacando o princípio físico em que se baseiam. O conteúdo envolve o Teorema de Bernoulli e a equação da continuidade para fluidos incompressíveis.
Passo 2
O ponto de partida é o Princípio de Bernoulli, que para um fluido incompressível e não viscoso em regime estacionário diz que, ao longo de uma mesma linha de corrente, vale
onde
é a pressão estática,
a densidade do fluido,
a velocidade e
a elevação. Em tubos horizontais (
constante) podemos simplificar para
Passo 3
O tubo de Pitot mede a velocidade de um fluxo captando a pressão de estagnação
e comparando-a com a pressão estática
. No ponto de estagnação o fluido é trazido a repouso
, então pela Bernoulli entre um ponto do escoamento e o ponto de estagnação:
Isolando
obtém-se
Na prática o Pitot tem um orifício frontal para
e aberturas laterais para
. A diferença de pressão é lida num manômetro diferencial.
Passo 4
O medidor de Venturi é um tubo com garganta (seção mínima) onde o fluido acelera e sua pressão cai, segundo Bernoulli. A equação de continuidade para escoamento incompressível dita que
sendo
área e velocidade na seção de entrada e
na garganta. Pela Bernoulli entre essas duas seções, desprezando altura:
Com
, podemos relacionar a queda de pressão
à vazão
. Em geral chega-se a
Do ponto de vista prático, medem-se
e
em tomadas antes e na garganta e calculam-se
pelo fator geométrico conhecido.
Passo 5
Em resumo, ambos os dispositivos exploram a conversão entre pressão e velocidade num fluido ideal:
– O tubo de Pitot retrata diretamente a pressão dinâmica .
– O Venturi converte variação de pressão em vazão, usando ainda a continuidade do fluxo.
– O tubo de Pitot retrata diretamente a pressão dinâmica
– O Venturi converte variação de pressão em vazão, usando ainda a continuidade do fluxo.
Resposta
O tubo de Pitot e o medidor de Venturi baseiam-se no Princípio de Bernoulli e na equação de continuidade para converter variações de pressão em velocidade ou vazão do fluido.