A Mecânica dos Fluidos

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A equação abaixo explica matematicamente o funcionamento do tubo de pitot:

[pic 2]

Então, temos para a velocidade:

[pic 3]

Sendo:

- Pt: pressão total ou de estagnação;

- Ps: pressão estática;

- V: velocidade aerodinâmica;

- ρ: densidade do ar.

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Pitot

Físico e engenheiro naval francês de Aramon, na região francesa de Gard, sudoeste do país, especialista em drenagens, construção de aquedutos como o que projetou e construiu em Montpelier (1760), canais abertos etc e criador do medidor hidrodinâmico tubo de Pitot (1732). A partir dos doze anos tornou-se um incansável estudante de matemática e de ciências físicas, em Paris. Iniciou a carreira como matemático e astrônomo e ingressou na Academia de Ciências (1724). Tornou-se engenheiro chefe dos estados de Languedoc (1740), participou na construção de um grande número de obras públicas, como o aqueduto de Saint-Clément, em Montpellier ((1753-1786). Também foi diretor da construção do canal de Midi, conhecido naquela época como canal de Languedoc. Tornou-se membro da Royal Society of London e da Académie des Sciences, onde publicou vários trabalhos sobre hidráulica, estruturas, geodesia, astronomia, matemática, saneamento, etc. Desenvolveu investigações científicas sobre as bombas e o rendimento das máquinas hidráulicas que trouxeram grandes contribuições para a termodinâmica e a hidrodinâmica. Usando o rio Sena como seu principal campo de pesquisa, realizou uma série de experimentos para a medição da velocidade de escoamento da água em diferentes partes da seção transversal de um rio. Inventou o famoso tubo de Pitot, instrumento para determinação da velocidade de escoamento de um fluido através da diferença de pressões estática e dinâmica no ponto. Este dispositivo se emprega amiúde em aeronáutica para determinação da velocidade de avanço de um avião em relação ao ar. Publicou também várias memórias sobre geometria e morreu em sua cidade natal, Aramon, França Cem anos após sua morte o governo francês adotou sua teoria sobre a manobra dos navios.

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EXPERIMENTO

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Materiais e métodos

- Tubo de Pitot;

- Bancada composta por conjunto de tubulações;

- Válvulas;

- Bomba hidráulica;

- Medidor (manômetro);

- Recipiente de acrílico graduado;

- Cronômetro;

- Fluído de água.

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Procedimento Experimental

Inicialmente verificamos se o rotâmetro estava na posição “0”.

[pic 4]

Figura 2 – Rotâmetro sem fluxo de água

Ajustamos o tubo de Pitot nas posições especificas para a coleta dos dados.

[pic 5]

Figura 3 – Tubo de Pitot

Utilizamos o cronometro para obter o tempo em segundos do escoamento da agua.

.[pic 6]

Figura 4 – Cronômetro

Retiramos o ar contido nas mangueiras para obter números mais precisos.

[pic 7]

Figura 5 – Acoplamento das mangueiras no Tubo de Pitot

Utilizamos o tanque para medir o tempo de escoamento da agua. Através da régua graduada determinamos a posição de acordo com a tabela de dados experimentais (citada em 3.3 Resultados e análise).

[pic 8]

Figura 6 – Tanque de acrílico graduado em litros

Com o manômetro conseguimos obter a pressão da agua em cada posição.

[pic 9]

Figura 7 – Manômetro

A notamos os dados na tabela para a análise, cálculos e a construção do gráfico posição x velocidade.

3.3 Resultados e análises

Dados experimentais e cálculos

Posição (mm)

(P2-P1)(Pa)

v1(m/s)

-16

850

1,3

-14

1650

1,8

-12

2400

2,19

-10

3150

2,51

-8

4100

2,86

-6

4650

3,05

-4

5250

3,24

-2

5500

3,32

0

5500

3,32

2

5700