Caudal

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Um conceito importante quando se analisa a dinâmica dos fluidos é o de caudal ou fluxo ou vazão, que é o volume de fluido que atravessa uma dada área por unidade de tempo. O caudal definido desta forma é chamado caudal volumétrico (por apenas ser analisada a quantidade de fluido em unidades de volume). Também é utilizado o conceito de caudal mássico, que é análogo ao volumétrico mas que mede a massa que atravessa uma área por unidade de tempo. Em hidrologia, caudal é a quantidade de água que passa por uma determinada secção do rio, em cada segundo.

Matematicamente o caudal mássico é o produto do caudal volumétrico pela massa volúmica (ou massa volumar ou massa específica) do fluido.

Dada uma área A e um fluido que a atravessa com velocidade uniforme v e com um ângulo θ (em relação à perpendicular de A), então o caudal é:

 \phi = A \cdot v \cdot \cos \theta.

Para o caso particular em que o fluido flui perpendicularmente à área A, ou seja, quando θ = 0 e portanto cosθ = 1, então o caudal é simplesmente:

 \phi = A \cdot v.

Se a velocidade do fluido não for uniforme (ou se a área não for plana) então o caudal pode ser calculado recorrendo a um integral de superfície:

 \phi = \iint_{S} \mathbf{v} \cdot d \mathbf{S}