Equação de Bernoulli
A equação de Bernoulli pode ser considerada uma afirmação do princípio de conservação de energia apropriado para fluidos fluidos. É uma das equações mais importantes / úteis na mecânica de fluidos . Ele coloca em uma relação pressão e velocidade um fluxo incompreensível inviscível . A equação de Bernoulli tem algumas restrições em sua aplicabilidade, resumidas nos seguintes pontos:
- sistema de fluxo constante,
- a densidade é constante (o que também significa que o fluido é incompressível),
- nenhum trabalho é feito sobre ou pelo fluido,
- nenhum calor é transferido para ou a partir do fluido,
- nenhuma mudança ocorre na energia interna,
- a equação relaciona os estados em dois pontos ao longo de uma única linha de fluxo (não condições em duas linhas de fluxo diferentes)
Sob essas condições, a equação geral de energia é simplificada para:
Essa equação é a mais famosa da dinâmica de fluidos . A equação de Bernoulli descreve o comportamento qualitativo que flui fluido que geralmente é rotulado com o termo efeito de Bernoulli . Esse efeito causa a redução da pressão do fluido em regiões onde a velocidade do fluxo é aumentada. Esse abaixamento da pressão em uma constrição de um caminho de fluxo pode parecer contra-intuitivo, mas parece menos quando você considera a pressão como densidade de energia. No fluxo de alta velocidade através da constrição, a energia cinética deve aumentar à custa da energia de pressão. As dimensões dos termos na equação são energia cinética por unidade de volume.
Efeito de Bernoulli – Girando a bola no fluxo de ar
O efeito de Bernoulli tem outra conseqüência interessante interessante. Suponha que uma bola esteja girando enquanto viaja pelo ar. À medida que a bola gira, o atrito da superfície da bola com o ar circundante arrasta uma camada fina (denominada camada limite ) de ar. Pode ser visto na figura que a camada limite está de um lado viajando na mesma direção que a corrente de ar que flui ao redor da bola (seta superior) e, por outro lado, a camada limite está viajando na direção oposta ( a seta inferior). No lado da bola, onde a corrente de ar e a camada limite estão se movendo na direção oposta (a seta inferior) entre si, o atrito entre as duasretarda a corrente de ar . No lado oposto, essas camadas estão se movendo na mesma direção e o fluxo se move mais rápido .
De acordo com o princípio de Bernoulli , o ar em movimento mais rápido exerce menos pressão e, portanto, o ar deve exercer uma força ascendente na bola. De fato, neste caso, o uso do princípio de Bernoulli pode não estar correto. O princípio de Bernoulli assume incompressibilidade do ar, mas, na realidade, o ar é facilmente compressível. Mas existem mais limitações de explicações baseadas no princípio de Bernoulli.
O trabalho de Robert G. Watts e Ricardo Ferrer (as forças laterais em uma esfera giratória: aerodinâmica de uma bola curva) esse efeito pode ser explicado por outro modelo que dá uma atenção importante à camada limite de ar em torno da bola. No lado da bola onde a corrente de ar e a camada limite se movem na direção oposta (seta inferior), a camada limite tende a se separar prematuramente. No lado da bola onde o fluxo de ar e a camada limite se movem na mesma direção, a camada limite carrega ainda mais a bola antes de se separar em fluxo turbulento. Isso dá uma deflexão do fluxoda corrente de ar em uma direção atrás da bola. A bola em rotação gera sustentação, exercendo uma força descendente no ar à medida que flui. De acordo com a terceira lei de Newton , o ar deve exercer uma força ascendente na bola.
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