Parcela de fluido
Na dinâmica dos fluidos, no âmbito da mecânica do contínuo, uma parcela de fluido é uma quantidade muito pequena de fluido, identificável ao longo de sua história dinâmica enquanto se move com o fluxo do fluido.[1] À medida que se move, a massa de uma parcela de fluido permanece constante, enquanto — em um fluxo compressível — seu volume pode mudar.[2][3] E sua forma muda devido à distorção pelo fluxo.[1] Num fluxo incompressível o volume da parcela de fluido também é uma constante (fluxo isocórico).
Este conceito matemático está intimamente relacionado com a descrição do movimento do fluido — sua cinemática e dinâmica — em um referencial lagrangeano. Neste quadro de referência, as parcelas fluidas são rotuladas e seguidas através do espaço e do tempo. Mas também no quadro de referência euleriano a noção de parcelas de fluido pode ser vantajosa, por exemplo, na definição da derivada material, linhas de corrente, linhas de listras e linhas de caminho; ou para determinar o desvio de Stokes.[1]
As parcelas fluidas, como usadas na mecânica do contínuo, devem ser distinguidas das partículas microscópicas (moléculas e átomos) na física. As parcelas de fluido descrevem a velocidade média e outras propriedades das partículas de fluido, calculadas em uma escala de comprimento que é grande em comparação com o caminho livre médio, mas pequena em comparação com as escalas de comprimento típicas do fluxo específico em consideração. Isso requer que o número de Knudsen seja pequeno, como também é um pré-requisito para que a hipótese do contínuo seja válida.[2][4][5] Observe ainda que, ao contrário do conceito matemático de uma parcela de fluido que pode ser identificada de maneira única — bem como exclusivamente diferenciada de suas parcelas vizinhas diretas — em um fluido real, tal parcela nem sempre consistiria nas mesmas partículas. A difusão molecular evoluirá lentamente as propriedades da parcela.[2][4]
Para fluxo de ar, o termo correspondente é parcela de ar. Outro nome para parcela fluida é elemento material do fluido.[1][2] Correspondentemente, também podem ser introduzidas as noções de linha material e superfície material, sempre consistindo nos mesmos elementos materiais e movendo-se com o fluxo do fluido.[1] Ainda outro nome usado para parcela fluida é elemento fluido.[4]
Referências
- ↑ a b c d e (Batchelor 1973, pp. 71–72)
- ↑ a b c d (Gill 1982, pp. 63–64)
- ↑ (Bennett 2006, pp. 25)
- ↑ a b c (Thompson 2006, pp. 1–2)
- ↑ (Batchelor 1973, pp. 4–6)
Bibliografia
[editar | editar código-fonte]- Batchelor, George K. (1973). An introduction to fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-09817-5
- Gill, Adrian E. (1982). Atmosphere–ocean dynamics. Nova Iorque: Academic Press. ISBN 978-0-12-283522-3
- Thompson, Michael (2006). An introduction to astrophysical fluid dynamics. [S.l.]: Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-615-8
- Bennett, Andrew (2006). Lagrangian fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-85310-1
- Badin, G.; Crisciani, F. (2018). Variational Formulation of Fluid and Geophysical Fluid Dynamics - Mechanics, Symmetries and Conservation Laws -. [S.l.]: Springer. 218 páginas. ISBN 978-3-319-59694-5. doi:10.1007/978-3-319-59695-2
