Pergunta
Você ja ouviu falar nas equaçbes de Navier Stokes? Elas sào um conjunto de formulas que buscam prever o comportamento dos fluidos (liquidos e gases), sua is proprie dades e seu movimento. Pense em uma nuvem se formando, um no correndo o sangue circulando, um navio flutuando ou um aviǎo woando. Essas equageses buscamjustamente descrever as propriedades dos fluidos. sua presséo, velocidade e trajetoria em cada ponto. Fonte-https://engenharia380.com/dessendando -as-equacoes-navier-stokes/ Com base na Equaçáo de Navier-Stokes, responda: a) Quais variéveis se relacionam nas Equaçóes de Navier-Stokes em sua forma geral? Explique.
Solução
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MiguelVeterano · Tutor por 11 anos
Responder
equações de Navier-Stokes são fundamentais na mecânica dos fluidos e descrevem o movimento dos fluidos como líquidos e gases. Na sua forma geral, essas equações relacionam várias variáveis importantes:<br /><br />1. **Velocidade do Fluido (\( \mathbf{v} \))**: Esta é uma variável vetorial que representa a velocidade do fluido em cada ponto no espaço. Ela tem componentes em todas as direções espaciais (normalmente \( u, v, w \) para as direções \( x, y, z \)).<br /><br />2. **Pressão (\( p \))**: A pressão é uma variável escalar que representa a força exercida pelo fluido por unidade de área. Ela influencia diretamente a aceleração do fluido.<br /><br />3. **Densidade (\( \rho \))**: A densidade é a massa do fluido por unidade de volume. Em muitos casos, especialmente para líquidos, a densidade pode ser considerada constante, mas para gases, ela pode variar significativamente.<br /><br />4. **Viscosidade (\( \mu \))**: A viscosidade é uma medida da resistência do fluido ao escoamento ou deformação. Ela aparece nas equações como um termo que descreve a dissipação de energia devido ao atrito interno no fluido.<br /><br />5. **Força Externa (\( \mathbf{f} \))**: Este termo representa forças externas aplicadas ao fluido, como a gravidade ou outras forças de corpo.<br /><br />Na forma simplificada, as equações de Navier-Stokes podem ser expressas como:<br /><br />\[ \rho \left( \frac{\partial \mathbf{v}}{\partial t} + (\mathbf{v} \cdot \nabla) \mathbf{v} \right) = -\nabla p + \mu \nabla^2 \mathbf{v} + \mathbf{f} \]<br /><br />Onde:<br />- \( \frac{\partial \mathbf{v}}{\partial t} \) é a derivada temporal da velocidade.<br />- \( (\mathbf{v} \cdot \nabla) \mathbf{v} \) é o termo de advecção, representando a mudança na velocidade devido ao movimento do fluido.<br />- \( -\nabla p \) é o gradiente de pressão, indicando como a pressão varia no espaço.<br />- \( \mu \nabla^2 \mathbf{v} \) é o termo de difusão viscosa, relacionado à viscosidade do fluido.<br />- \( \mathbf{f} \) representa forças externas atuando sobre o fluido.<br /><br />Essas equações são complexas e não possuem soluções gerais analíticas para a maioria dos problemas práticos, sendo frequentemente resolvidas numericamente em simulações computacionais.
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