Falemos sobre o efeito Venturi
Isso está relacionado a água ou fluido fluindo em um duto
Digamos que haja água fluindo aqui.
Cuidando dos seus assuntos, tendo um bom dia até que encontra uma obstrução
O que acontece?
A água continua a fluir, porém mais rápido pela restrição
E a razão é porque o volume fluindo pelo tubo é constante
Digamos que toda essa região aqui na frente esteja cheia de fluido
E digamos que essa seção tenha ido daqui até ali em, digamos, um segundo
Todo esse volume passou por essa seção em um segundo
E uma lei da física diz que o mesmo volume deve passar por cada seção desse tubo
Porque senão, para onde iria?
O tubo quebraria ou algo assim. A água precisa ir para algum lugar
Se esse volume fluiu aqui em um segundo, então o mesmo deve fluir nesse buraquinho
Mas a única maneira de isso acontecer é a frente mudar sua forma
Mas essa frente precisará ir daqui para lá em 1/4 de segundo
porque estará toda apertada aqui ao mesmo tempo
Mas continua vindo mais água de trás
E o fluxo, volume por tempo passando em uma seção, é o mesmo em todas as regiões
Porque a água precisa ir para algum lugar, não pode simplesmente desaparecer
Precisa fluir, pois a água é incompressível
De qualquer modo, o importante é que a água flui mais rápido pela restrição
Algumas vezes, muito mais rápido
Quanto maior a diferenção entre o furo e a seção do tubo, mais rápido o fluxo
E daí? Daí que o fluido movendo mais rápido tem menor pressão
E porque isso acontece? Vejamos na equação de Bernoulli
A equação de Bernoulli diz que o estado inicial e final estão ligados pela equação
Oh, meu deus! É assustador!
Mas veja P1. Tomamos um ponto qualquer no tubo -- esse aqui -- e chamamos de ponto 1
Então todos esses referem-se a esse ponto
Tomemos o ponto 2 aqui, então isso tudo representa o ponto 2
Agora note uma coisa: Estão quase na mesma altura
Então assumimos que altura não importa aqui e cortamos esses termos
Altura não é um problema
Então se temos a pressão e a velocidade em 1
Você pode plugar isso aqui desse lado
E veja só: Sabemos que a velocidade em 2 é maior
Acabamos de dizer isso porque o fluxo volumétrico é constante
Então o fluido acelera e a velocidade é maior aqui
Mas sabemos que essa equação é válida
Então se esse termo cresce, a pressão deve cair para manter a igualdade
Isso é chamado de Princípio de Bernoulli
O princípio de Bernoulli diz: se um fluido acelera, a pressão cai
É contra-intuitivo esperamos o oposto
Pensamos que para mover rápido o fluido precisa ter muita pressão
Pelo contrário, um fluido veloz tem uma pressão menor
Como explicada pela equação de Bernoulli
E isso causa o efeito Venturi
O efeito Venturi é quando você tem um tubo e deseja uma região de menor pressão
Se quer uma queda de pressão, por qualquer motivo, então insira uma restrição
Nessa restrição o fluido mais rápido causará queda de pressão
Essa é a ideia do efeito Venturi
Então o efeito Venturi diz que passando numa restrição, a pressão do fluido cairá
Falando nisso, apresentarei mais uma coisa
Deixe-me tirar isso
Imagine um fluido batendo em uma parede de tijolos. Que seja ar
Então temos fluido batendo em uma parede de tijolos
Parece um exemplo bobo do princípio de Bernoulli, mas verão onde quero chegar
Esta fluindo contra a parede. O que acontecerá?
Não pode atravessar a parede Mas precisa ir para algum lugar
Suponha que essa porção suba, essa outra vá para lá, essa desça, e é o que acontece
Mas essa porção no meio simplesmente pára, fica travada
Então haverá ar aqui no meio que não se move
E se quiséssemos saber a pressão aqui, de acordo com os dados do problema?
Usamos a equação de Bernoulli de novo
Pegamos dois pontos. Esse o ponto 1 e esse o ponto 2
E usando a equação de Bernoulli que está na tela
Novamente supondo os dois à mesma altura, então desconsideramos a altura
Esses termos se igualam, então cortamos, porque podemos subtraí-lo dos dois lados
O que mais?
Sabemos a velocidade do ar em 2. Não se move. Está preso, parado. Então V2 é zero
E tem a pressão em 2. Chamaremos pressão estagnada, pois o ar aqui está parado
E você pode dizer: -- Pensei que o ar precisava ir para algum lugar
E ele vai
Mas essa porção de ar aqui está presa e o restante continua passando ao redor
Então, qual a pressão aqui? Bem, como dissemos antes, esses termos estão fora
P2 (pressão estagnada) = P1 + ρv²/2
E porque me preocuparia com isso? Quem ficaria soprando ar em uma parede?
Calculamos isso porque permite construir um importante instrumento: o tubo de Pitot
O tubo de Pitot é algo assim
E para que usamos o assim chamado tubo de Pitot?
Usamos para medir a velocidade de um fluido
Ou se nos movemos dentro do fluido, para medir a nossa velocidade
O que acontece se instalamos, por exemplo, em um avião?
Um avião voa imerso em um fluido, no caso, o ar
Suponha que voe em direção a essa seção, para a esquerda
Você nota o ar passando por você
O tubo de Pitot sempre terá essa face contra o vento ou ar
O ar será guiado por aqui. O segredo é essa área fechada
Então há ar aqui, mas não pode se mover
O ar nessa seção não pode mover-se, pois para onde iria?
Já dissemos que se há fluido entrando, ele precisa sair
Mas não há saída aqui
E há uma segunda câmara aqui em cima, onde o ar flui pelo topo
Essa está direcionado para o fluxo de ar
Temos outra câmara que, novamente, não tem fluxo
O segredo é ter algo que permita medir a diferença de pressão entre as duas câmaras
Com câmaras divididas por uma membrana, poderíamos medir a pressão diferencial
Se a pressão de um lado for um pouco maior, criará uma barriga aqui
Um está medindo a pressão aqui e o outro mede a pressão ali
E que relação matemática explica isso? Já falamos dela!
Aqui temos a pressão estagnada, certo? O ar não se move, logo a velocidade é zero
Então a pressão estagnada é igual à pressão aqui em cima
Digamos que é um equipamento pequeno e a diferença de altura é insignificante
O equipamento não tem 10 metros de altura, então as diferenças são desprezíveis
Então temos a mesma equação anterior: Ps = Po + ρv²/2
E assim determinamos a velocidade, resolvendo essa equação para "v"
Temos que a velocidade é a equação na tela
então esse equipamento permite medir a diferença de pressão aqui
Sabendo a densidade do ar, podemos determinar a velocidade do fluido
Em outras palavras, a velocidade do avião relativa ao ar
Legendado por Bruno HOL