Mecânica dos Fluidos I

Ocorrência: 2015/2016 - 2S

Ciclos de Estudo/Cursos

A ficha foi alterada no dia 2016-02-12.

Campos alterados: Objetivos, Resultados de aprendizagem e competências, Bibliografia Complementar, Componentes de Avaliação e Ocupação, Bibliografia Obrigatória, Fórmula de cálculo da classificação final

Língua de trabalho

Objetivos

Conhecer, compreender e analisar, com base nas leis fundamentais da mecânica e usando metodologias específicas, o comportamento dos fluidos em repouso e em movimento, com vista à resolução de problemas de mecânica dos fluidos na área da engenharia.

Resultados de aprendizagem e competências

Modo de trabalho

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Análise matemática

Álgebra

Métodos Numéricos

Estática, Cinemática e Dinâmica

Termodinâmica

Programa

1. Introdução à mecânica de fluidos: relevância do tema no contexto do curso, definições básicas, noção de meio contínuo, condição de não-deslizamento, massa volúmica, lei de Newton da viscosidade, conceito de pressão, pressão absoluta e pressão relativa, pressão de vapor e cavitação. Módulo de elasticidade. velocidade do som. Tensão superficial e o efeito de Marangoni.

2. Estática de fluidos: definições, lei de Pascal, princípio fundamental da hidrostática. Manómetros e barómetros. Força de impulsão. Força hidroestática em superfícies planas imersas e respetivo centro de pressões. Força hidrostática em superficies curvas. Estabilidade. Variação de pressão num fluido com movimento de corpo rígido.

3. Cinemática de escoamentos: perspectivas lagrangeana e euleriana da mecânica dos fluidos, definição de caudal e de velocidade média, lei da conservação da massa (continuidade), aceleração convectiva e local, conceitos de trajectória, linha de corrente e linha de rasto.

4. Equações de Bernoulli e energia: análise da 2ª lei de Newton ao longo de uma linha de corrente e na normal a uma linha de corrente. Equação de Euler. Equação de Bernoulli. Aplicações. Interpretações da equação de Bernoulli. Alguns sistemas de medição de caudal (Venturi e medidor de orifício) e velocidade (tubo de Pitot e sonda de Prandtl)

5. Análise integral: Teorema de transporte de Reynolds. Lei da conservação da massa na formulação integral. Lei de Newton e equação da quantidade de movimento linear na formulação integral. Força resultante sobre um volume de controle, força de reacção hidrodinâmica. Idem para a quantidade de movimento angular. Dedução da equação da energia mecânica através da formulação integral. Aplicações.

6. Análise diferencial: movimentos e deformações de elementos de fluidos. Tensores velocidade de deformação e rotacional. Vetor vorticidade. Volume de controlo diferencial. Sistemas de coordenadas cartesianas e polares. Função de corrente. Equação de conservação da massa. Análise da 2ª lei de Newton: forças de superfície e de volume. Tensor das tensões. Quantidade de movimento linear: equações de Navier-Stokes. Aplicações das equações de Navier-Stokes

7. Análise dimensional, semelhança e modelação: relevância da análise dimensional, princípio da consistência dimensional, representação dimensional versus representação adimensional, teorema dos "Pi" de Buckingham, adimensionalização: selecção de variáveis e dimensões de referência, grupos adimensionais especiais. Introdução à teoria da semelhança: modelos, semelhança geométrica, cinemática e dinâmica. Adimensionalização das equações fundamentais da Mecânica dos Fluidos.

Bibliografia Obrigatória

Bibliografia Complementar

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A disciplina irá funcionar com  três aulas de 1h30 min de aulas teórico-práticas por semana. Em cada aula combina-se a apresentação de teoria com a resolução de exemplos práticos ilustrativos.

Tipo de avaliação

Componentes de Avaliação

Componentes de Ocupação

Obtenção de frequência

Não exceder o número máximo de faltas às aulas práticas (25%), de acordo com as regras em vigor. Participar na aula de laboratório.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação na época normal é constituída por três elementos:

1) prova "Moodle", a meio do semestre (19 de Abril), com peso de 20% na nota final;
2) prova "Moodle", no final do semestre (31 de Maio), com peso de 20% na nota final;
3) prova escrita (a que só têm acesso os alunos com média de 7 valores no conjunto dos elementos 1 e 2) com peso de 60% na nota final.

As provas "Moodle" (1 e 2) incidem sobre os conceitos da disciplina e a prova escrita (3) incide na aplicação desses conceitos.

A prova de recurso é constituída por duas partes:

1) prova "Moodle" a toda a matéria e com peso de 40% na nota final;
2) prova escrita com peso de 60% para a nota final. O acesso à esta prova escrita está condicionada à obtenção de nota mínima (7, sete valores) na prova (1, acima) "Moodle".
 
Qualquer das provas é classificada entre 0 e 20 valores.

As regras de avaliação são idênticas para trabalhadores com o estatuto TE, decorrendo as suas provas nos mesmos dias e horas que as dos alunos regulares.

Melhoria de classificação durante o recurso ou fora da época de recurso seguirão o modelo da prova de época de recurso. 

NOTA: não há transmissão de notas parcelares da época normal para a época de recurso.

Naquilo em que este regulamento é omisso aplica-se o regulamento geral da FEUP.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

As provas de avaliação especial, trabalhadores estudantes, dirigentes associativos e outros, têm o formato da prova de recurso.

Melhoria de classificação

Melhoria de classificação a efectuar na época de recurso: aplicam-se as mesmas regras que para a época de recurso. 

Melhorias de classificação fora da época de recurso: aplicam-se as mesmas regras que para a época de recurso.