Fluidos

Explicamos o que são os fluidos, como são classificados e alguns exemplos. Além disso, quais são suas características gerais e propriedades físicas.

O que são fluidos?

O fluido é uma matéria composta de moléculas fracamente atraídas umas pelas outras , de modo que não pode manter uma determinada forma, mas adquire a do recipiente em que está contido. Nisto ele se distingue dos sólidos , cujas partículas não mudam de posição com tanta facilidade, razão pela qual os sólidos têm sua própria forma.

Em princípio, tanto gases quanto líquidos são fluidos , pois nenhum deles retém sua forma específica. Mas há diferenças entre eles, pois os gases têm menos atração entre suas partículas do que os líquidos, o que permite que sejam comprimidos, algo que quase não se pode fazer com os líquidos .

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Por que os fluidos fluem?

Os fluidos fluem porque a força que mantém suas partículas juntas é forte o suficiente para mantê-las juntas, mas não para manter uma certa rigidez ou uma memória de forma (capacidade de recuperar sua forma original após aplicar alguma força de deformação).

Então, como as partículas de fluidos devem ser mantidas juntas, mas não podem resistir à mudança, a ação de alguma força contínua sobre elas (como a gravidade ) faz com que elas se deformem continuamente até que se movam para fora do lugar, e é por isso que podem fluir de um recipiente para outro , de um recipiente para o solo , etc. O quanto eles fluem nessa direção dependerá de sua viscosidade (uma medida de resistência à deformação). Por sua vez, a viscosidade de um fluido líquido diminui quando a temperatura aumenta .

Exemplos de fluidos

Alguns exemplos de fluidos são:

• Água
• Óleo
• Ar
• Álcool
• Magma vulcânico (lava)
• Molho de tomate
• Quadro
• Gases nobres néon (Ne), xenônio (Xe), criptônio (Kr), hélio (He)
• Sangue
• Misturas molhadas de água com farinha ou água com cimento

Como os fluidos são classificados?

Os fluidos podem ser de três tipos:

• Fluidos Newtonianos . São aqueles que possuem viscosidade constante, ou seja, não varia por mais força que seja aplicada ao fluido. Para estudá-los, podem ser utilizadas as leis da mecânica newtoniana estabelecidas por Isaac Newton . Água e óleo se comportam como fluidos newtonianos.
• Superfluidos . Também chamados de “fluidos perfeitos”, são caracterizados por serem totalmente desprovidos de viscosidade, ou seja, podem fluir com a mínima força aplicada sem oferecer resistência, ou seja, sem atrito. O hélio se comporta como um superfluido em temperaturas muito baixas .
• Fluidos não newtonianos . Eles são um tipo intermediário entre fluido e sólido, dependendo de sua temperatura e das condições de tensão de cisalhamento. Eles não terão uma viscosidade única, mas dependerão das forças exercidas sobre eles ou das mudanças de temperatura: se submetidos a uma força repentina, eles se comportarão como um sólido (oferecendo resistência); enquanto se forem deixados em repouso, eles fluirão como um líquido mais ou menos denso.

Propriedades físicas dos fluidos

Algumas das propriedades físicas dos fluidos são as seguintes:

• Viscosidade . É a resistência que os fluidos oferecem às deformações e que tende a impedir a fluidez. Por exemplo, uma substância como o alcatrão é altamente viscosa e fluirá muito mais devagar e com mais força do que uma substância de baixa viscosidade, como álcool ou água.
• Densidade . É a medida da quantidade de matéria em um determinado volume, geralmente representada em kg / m ³ . Os fluidos têm densidade maior ou menor, de acordo com o número de partículas em um mesmo volume de fluido, embora as interações entre essas partículas também influenciem na densidade.
• Volume . É o espaço tridimensional que o fluido ocupa em uma determinada região, considerando comprimento, altura e largura. Os líquidos têm um determinado volume e assumem a forma do recipiente onde estão contidos, enquanto os gases não têm o volume nem a forma do recipiente que os contém.
• Pressão . É a força que a massa de um fluido exerce sobre os corpos que nele estão submersos: um objeto que cair no fundo de um lago terá o peso de todo o volume de água em cima, o que significa que o objeto está sujeito a uma pressão mais alta do que na superfície. No fundo do mar, a pressão é muitas vezes maior do que a da atmosfera terrestre , por exemplo.
• Tensão superficial . É a energia necessária para aumentar a superfície de um fluido líquido por unidade de área, ou seja, o fluido resiste ao aumento de sua superfície. Essa propriedade é o que permite que alguns insetos andem sobre a água.
• Capilaridade . Essa força de coesão intermolecular dos fluidos permite que eles subam por um tubo capilar, contra a gravidade, já que a atração entre suas partículas é muito maior do que a atração de suas partículas pelo material do tubo. Isso se deve em parte à tensão superficial.

O que é a Lei de Pascal?

A Lei de Pascal é um princípio descoberto por Blaise Pascal no século 17 , que dita que uma mudança de pressão aplicada a um líquido encerrado em um recipiente é transmitida igualmente a todos os pontos do fluido e a todas as paredes do recipiente.

Essa lei é conhecida como Princípio de Pascal e é extremamente útil na hidráulica , que usa os fluidos como ferramenta mecânica para realizar o movimento.

O que é tensão superficial?

A tensão superficial é uma propriedade única dos líquidos, que permite resistir à penetração de um objeto leve em sua superfície , mantendo-o completamente fora do líquido, como ocorre com os insetos que podem se mover ou permanecer na água.

Isso porque o líquido tem resistência para aumentar sua superfície , ou seja, as moléculas do líquido são atraídas o suficiente para exercer alguma resistência ao deslocamento.

O que é impulso?

Quando um objeto ou corpo está sob um fluido, por exemplo, submerso na água, seu peso é uma força que, por gravidade, o puxa para baixo e supera a pressão que o fluido exerce sobre ele em todos os seus pontos submersos e é medido contra uma força semelhante exercida pela coluna de fluido sob o corpo, conhecida como impulso.

Se um objeto lançado na água afunda, é porque seu peso supera a força com que o líquido neutraliza sua massa; ao passo que se o objeto permanece flutuando, é porque o empuxo é igual ou maior que seu próprio peso.

Esta é a razão pela qual custa menos levantar objetos debaixo d’água do que da superfície: à nossa força deve ser adicionado o empurrão do fluido para fora da água.

O que diferencia os fluidos líquidos dos gasosos?

Fluidos líquidos e gasosos não são iguais. Os líquidos têm volume próprio e são incompressíveis , ao contrário dos gasosos, desprovidos de volume e compressíveis (na verdade, é assim que os gases liquefeitos são feitos: são comprimidos até serem forçados a se transformarem em líquidos).

Variando a temperatura e a pressão, um fluido pode ser forçado a alternar entre esses dois estados .

O que é hidráulica?

A Hidráulica é o ramo da física que estuda o comportamento dos líquidos a partir de suas propriedades específicas e os submete a forças e condições que permitem que seu comportamento seja previsto e utilizado de forma consciente em prol da obtenção do resultado desejado.

O que é a mecânica dos fluidos?

Ao contrário da hidráulica, este ramo da física está interessado em todos os fluidos, não apenas nos líquidos , bem como na sua interação com o ambiente que os limita e com as forças de cisalhamento a que estão sujeitos. Estude o movimento dos fluidos e as forças que o geram.

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