O
que é Física dos Fluídos
A física dos fluídos é um ramo da ciência que estuda as propriedades dos fluídos, os seus
fenômenos e as leis que os regem. Dentre os diversos tópicos de interesse,
pode-se destacar os estudos de fundamentos tais como os fluídos mudam de fase;
como as partículas e as bolhas de gás suspensas em um fluído interagem com a
mudança das suas propriedades; como os fluídos interagem com as interfaces sólidas;
como é a influência da energia como, por exemplo, a térmica ou a elétrica,
no movimento dos fluídos.
Um fluído pode ser definido como uma substância que se deforma continuamente
sob a aplicação de uma força ou
tensão de cisalhamento, isto é, tangencial. Conforme o estado físico da matéria,
os fluídos, basicamente, compreendem as fases líquida e gasosa.
Um líquido possui forças intermoleculares que mantêm as moléculas unidas de
modo a formar um volume, mas não uma forma definida. Quando um líquido é
colocado em um recipiente ocupará o volume correspondente ao espaço
compreendido pelas paredes do recipiente e a superfície do líquido,
independentemente da forma do recipiente. Por outro lado, o gás consiste de moléculas
em movimento que colidem entre si, tendendo a dispersar-se de forma a não ter
volume ou forma definidos. Um gás preencherá todo o espaço do recipiente em
que for colocado.
Algumas configurações de materiais sólidos, no entanto, também podem
apresentar comportamento equivalente ao dos fluídos, como por exemplo, o solo
terrestre sob a ação de forças de grande magnitude, provenientes de fenômenos
naturais tais como terremotos e deslizamentos. Um outro exemplo é o tráfego de
automóveis em grandes metrópoles, onde as propriedades dos fluídos podem ser
aplicadas para auxiliar na monitoração
dos fluxos de veículos e dos seus pontos de congestionamento.
O conhecimento e compreensão dos princípios básicos e dos conceitos da física
dos fluídos são essenciais na análise e projeto de qualquer sistema em que um
fluído é o meio atuante, desde escalas microscópicas, como o transporte de
células no corpo humano, naquelas de grandes dimensões como o de um
oceano ou de uma atmosfera. Deste modo, a aplicação universal da física dos fluídos torna-a
um dos campos mais importantes e básicos da ciência e
engenharia.
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O conhecimento das características de um fluído à base de uma mistura de vapor e líquido é importante para garantir a segurança e a eficiência de uma usina geradora de energia termelétrica ou nuclear. O estudo da dispersão dos poluentes na atmosfera também pode ser melhor compreendido com a ajuda da física dos fluídos. |
Em ciência dos materiais, as propriedades físicas e químicas dos metais e
semicondutores são significativamente alteradas pelo nível
e pela distribuição das impureza. O controle destes parâmetros é realizado durante o
processamento destes materiais em temperaturas acima dos seus pontos de fusão.
A análise da “fluidez” do solo sob pressão pode ajudar a engenharia
civil a projetar construções apropriadas em regiões sujeitas a terremotos. O
projeto de máquinas como bombas, compressores, trocadores de calor e motores,
torna essencial o conhecimento das propriedades dos fluídos para a engenharia
mecânica, assim como o estudo do fluxo de ar em torno de objetos é de
fundamental interesse para a engenharia aeroespacial no projeto de aviões e
foguetes. A lista de aplicações dos princípios da física dos fluídos poderia ser consideravelmente estendida, mas os exemplos
citados são suficientes para mostrar a relevância desta ciência para a vida
cotidiana e também para os outros campos de conhecimento.