Dinâmica dos fluidos
A Fluid Dynamics fala sobre como os fluidos (líquidos e gases) funcionam. É uma das partes mais antigas do estudo da Física, e é estudada por físicos, matemáticos e engenheiros. A matemática pode descrever como os fluidos se movimentam usando fórmulas matemáticas chamadas equações. A dinâmica dos fluidos dos gases é chamada de aerodinâmica.
Entender como os fluidos se comportam nos ajuda a entender coisas como correntes de vôo ou oceânicas. Por exemplo, a dinâmica dos fluidos pode ser usada para entender o tempo, porque nuvens e ar são ambos fluidos. A dinâmica dos fluidos também pode ser usada para entender como os aviões voam através do ar ou como os navios e submarinos se movimentam através da água.
Os programas de computador podem usar as equações matemáticas da dinâmica dos fluidos para modelar e prever as ações dos fluidos em movimento. Os computadores nos ajudaram muito a entender a dinâmica dos fluidos, e algumas pessoas estudam como modelar ou simular fluidos somente com um computador. Estudar como a dinâmica de fluidos pode ser feita com computadores é chamada de dinâmica de fluidos computacional (ou CFD, em resumo).
Equações importantes na dinâmica dos fluidos
As equações matemáticas que regem o fluxo de fluidos são simples de se pensar, mas muito difíceis de se resolver. Na maioria dos casos da vida real não há como obter uma solução que possa ser escrita e um computador deve ser usado para calcular a resposta em seu lugar. Há três equações fundamentais baseadas em três regras.
Conservação da massa: a massa não é criada nem destruída, ela simplesmente se move de um lugar para outro. Isto dá a equação de conservação da massa. Algumas vezes isto pode não se aplicar, como um fluxo envolvendo uma reação química.
Conservação de energia: esta é a primeira lei da termodinâmica, a energia nunca é criada ou destruída, apenas muda de forma (ou seja, energia cinética em energia potencial) ou se movimenta.
Conservação do momento: esta é a Segunda Lei de Newton e afirma que Força = taxa de mudança de momento. Momentum é massa vezes velocidade. As equações de momento são as equações que dificultam a solução de problemas na dinâmica dos fluidos. Há uma série de versões diferentes que incluem uma série de efeitos diferentes. As equações de Navier-Stokes são as equações de momento, e as equações de Euler são as equações de Navier-Stokes, mas com viscosidade não incluída. Há uma equação de momento em um problema 1D e três, uma em cada direção espacial, em 3D.
Para resolver as equações, muitas vezes são necessárias mais informações na forma de uma equação de estado. Isto relaciona as propriedades termodinâmicas (geralmente pressão e temperatura) umas às outras para um tipo específico de fluido. Um exemplo é a equação de estado "Gás Ideal" que relaciona pressão, temperatura e densidade e funciona bem para gases sob pressões normais (como ar à pressão atmosférica).
- Equação de Poiseuille
- O Teorema de Bernoulli
- Equações Navier-Stokes
Páginas relacionadas
Perguntas e Respostas
P: Sobre o que fala a Fluid Dynamics?
R: A Fluid Dynamics fala sobre como os fluidos (líquidos e gases) funcionam.
Q: Quem estuda a Fluid Dynamics?
R: A Fluid Dynamics é estudada por físicos, matemáticos e engenheiros.
P: Como a matemática pode descrever como os fluidos se movem?
R: A matemática pode descrever como os fluidos se movem usando fórmulas matemáticas chamadas equações.
P: Como é chamada a dinâmica de fluidos dos gases?
R: A dinâmica de fluidos dos gases é chamada de aerodinâmica.
P: Por que é importante entender como os fluidos se comportam?
R: Entender como os fluidos se comportam nos ajuda a compreender coisas como o voo ou as correntes oceânicas.
P: Como os programas de computador podem usar as equações matemáticas da dinâmica de fluidos?
R: Os programas de computador podem usar as equações matemáticas da dinâmica de fluidos para modelar e prever as ações de fluidos em movimento.
P: Qual é o nome do estudo de como a dinâmica de fluidos pode ser feita com computadores?
R: O estudo de como a dinâmica de fluidos pode ser feita com computadores é chamado de dinâmica de fluidos computacional (ou CFD, na sigla em inglês).
