Olá Fernando Gimenez! Muito obrigado por seu comentário! Vi aqui que você comentou no dia 31/12 à noite!! Quase virada de ano e você estudando MecFlu! Fiquei muito orgulhoso!! Tudo de bom!
Grande aula, professor! Só fiquei com umas dúvidas sobre a física da tensão superficial. No Çengel há uma descrição parecida com a sua, só que lá é citado que a força resultante atuando sobre a molécula da superfície do líquido tende a puxá-la da superfície para o interior da massa líquida e é equilibrada pelas forças repulsivas das moléculas abaixo da superfície que estão sendo comprimidas e isso gera uma redução da área da superfície. Como que as moléculas serem puxadas para baixo reduz a área da superfície? A força da tensão superficial é definida como sendo paralela à superfície, mas como que essa força equilibra forças perpendiculares aplicadas sobre a superfície, como as patas de um inseto ou um grampo?
Olá Sarah Kauer! Excelente pergunta, ou melhor, excelentes perguntas! Vamos a cada uma delas: 1) "Como que as moléculas serem puxadas para baixo reduz a área da superfície?" Vamos entender "baixo" como "para dentro do volume fluido", certo? Entendo que o seu "para baixo" faz referência a um desenho clássico com um uma superfície na horizontal e, consequentemente, a força resultante, assumindo simetria entre os lados esquerdo e direito, vai para baixo (dentro do volume) na vertical. Esclarecido este ponto, façamos um novo exercício mental. Pensemos em um grupo de pessoas que, após esta horrível pandemia, querem muito se ver e se abraçar. A vontade de cada uma delas é estar próximo às outras pessoas, da mesma forma que as moléculas querem se atrair, correto? Quando você coloca 10 pessoas juntas (olha a aglomeração!) elas formam um abraço coletivo, que é a forma delas diminuírem ao máximo a distância entre elas. Quem está no centro do abraço não é puxado para lado nenhum, não de forma resultante pelo menos, pois está sendo puxado para todos os lados de forma igual. Agora, se alguém sai um pouco da formação, todas as demais a puxam novamente, não é verdade? A superfície fica menor porque há pessoas dentro do "montinho", reduzindo assim a quantidade de pessoas que teve que ficar na borda. Tente, por exemplo, estourar uma bolha de sabão, por exemplo. Por causa do ar que estava preso dentro da bolha as moléculas de água e sabão não conseguiam se aproximar mais, mas assim que vc estoura a bolha, pequenas gotas se formam, pois localmente a tensão superficial vai aproximar cada porção da bolha em novas gotas, sempre tentando ao máximo aproximar aquelas moléculas. Ficou claro este ponto? Consegui lhe responder? 2) "A força da tensão superficial é definida como sendo paralela à superfície, mas como que essa força equilibra forças perpendiculares aplicadas sobre a superfície, como as patas de um inseto ou um grampo?" Vamos tomar cuidado com os termos novamente. Não é que a "força da tensão superficial" seja definida de forma paralela à superfície. Na verdade a tensão (e não força, pois para a tensão superficial "virar" uma força ela precisa ser aplicada ao longo o contorno dessa superfície) é tangente, em cada ponto, a essa superfície. Como as superfícies em geral são curvas (bolhas de sabão, gotas, meniscos etc), em cada ponto da superfície você terá uma direção diferente para a tensão, que ao ser integrada ao longo de todo o contorno da superfície terá uma direção para a força resultante. Não é necessário e nem obrigatório que que a força resultante seja perpendicular à superfície, até porque se a superfície em si é curva, pelo menos localmente, então como definir a direção "perpendicular geral" da superfície? No caso dos insetos ou grampos na superfície da água, por exemplo, a força resultante foi aquela que equilibrou o peso em cada situação. O peso, no caso é vertical para baixo, por isso assumimos que a resultante da tensão superficial teve que ser vertical para cima. Caso o peso não tivesse sido equilibrado o inseto afundaria ou flutuaria um pouco mais, deformaria a superfície da água mais para cá ou para lá até que finalmente tivesse encontrado uma posição que lhe concederia o equilíbrio de seu peso. Se você olhar muito de perto, por mais que a superfície da água seja, em média, horizontal, localmente você vai criar uma região côncava, com um dos lados apontados para a direita (pense em um recorte 2D) e subindo ligeiramente enquanto o outro lado está apontado para a esquerda e também subindo ligeiramente. Note que a parcela vertical não é a dominante nesse vetor, que é majoritariamente paralelo à superfície da água e também horizontal, mas quando você faz a integral da tensão superficial ao longo da borda, as componentes horizontais vão se cancelar enquanto que as verticais acabam se somando, dando como vetor resultando uma força praticamente perpendicular à superfície. Consegui responder esta sua 2a pergunta? Ficou claro como a soma dos efeitos locais, tangentes à superfície, cria a força resultante perpendicular à mesma superfície?
MecFlu ficou muito mais simples depois que descobri esse canal. Parabéns!
Olá Elisa Filinto!
Muito obrigado por seu comentário!
Fico muito contente que o curso esteja ajudando em seus estudos!
Muito boa Aula professor !
Olá Fernando Gimenez!
Muito obrigado por seu comentário!
Vi aqui que você comentou no dia 31/12 à noite!! Quase virada de ano e você estudando MecFlu! Fiquei muito orgulhoso!!
Tudo de bom!
Gostei da explicação :D Obrigadaa
Olá Ingrid Milk!
Obrigado pelo comentário! Fico contente que tenha gostado!
Bons estudos!!
Grande aula, professor! Só fiquei com umas dúvidas sobre a física da tensão superficial. No Çengel há uma descrição parecida com a sua, só que lá é citado que a força resultante atuando sobre a molécula da superfície do líquido tende a puxá-la da superfície para o interior da massa líquida e é equilibrada pelas forças repulsivas das moléculas abaixo da superfície que estão sendo comprimidas e isso gera uma redução da área da superfície. Como que as moléculas serem puxadas para baixo reduz a área da superfície? A força da tensão superficial é definida como sendo paralela à superfície, mas como que essa força equilibra forças perpendiculares aplicadas sobre a superfície, como as patas de um inseto ou um grampo?
Olá Sarah Kauer!
Excelente pergunta, ou melhor, excelentes perguntas! Vamos a cada uma delas:
1) "Como que as moléculas serem puxadas para baixo reduz a área da superfície?"
Vamos entender "baixo" como "para dentro do volume fluido", certo? Entendo que o seu "para baixo" faz referência a um desenho clássico com um uma superfície na horizontal e, consequentemente, a força resultante, assumindo simetria entre os lados esquerdo e direito, vai para baixo (dentro do volume) na vertical.
Esclarecido este ponto, façamos um novo exercício mental. Pensemos em um grupo de pessoas que, após esta horrível pandemia, querem muito se ver e se abraçar. A vontade de cada uma delas é estar próximo às outras pessoas, da mesma forma que as moléculas querem se atrair, correto? Quando você coloca 10 pessoas juntas (olha a aglomeração!) elas formam um abraço coletivo, que é a forma delas diminuírem ao máximo a distância entre elas. Quem está no centro do abraço não é puxado para lado nenhum, não de forma resultante pelo menos, pois está sendo puxado para todos os lados de forma igual. Agora, se alguém sai um pouco da formação, todas as demais a puxam novamente, não é verdade? A superfície fica menor porque há pessoas dentro do "montinho", reduzindo assim a quantidade de pessoas que teve que ficar na borda.
Tente, por exemplo, estourar uma bolha de sabão, por exemplo. Por causa do ar que estava preso dentro da bolha as moléculas de água e sabão não conseguiam se aproximar mais, mas assim que vc estoura a bolha, pequenas gotas se formam, pois localmente a tensão superficial vai aproximar cada porção da bolha em novas gotas, sempre tentando ao máximo aproximar aquelas moléculas.
Ficou claro este ponto? Consegui lhe responder?
2) "A força da tensão superficial é definida como sendo paralela à superfície, mas como que essa força equilibra forças perpendiculares aplicadas sobre a superfície, como as patas de um inseto ou um grampo?"
Vamos tomar cuidado com os termos novamente. Não é que a "força da tensão superficial" seja definida de forma paralela à superfície. Na verdade a tensão (e não força, pois para a tensão superficial "virar" uma força ela precisa ser aplicada ao longo o contorno dessa superfície) é tangente, em cada ponto, a essa superfície. Como as superfícies em geral são curvas (bolhas de sabão, gotas, meniscos etc), em cada ponto da superfície você terá uma direção diferente para a tensão, que ao ser integrada ao longo de todo o contorno da superfície terá uma direção para a força resultante. Não é necessário e nem obrigatório que que a força resultante seja perpendicular à superfície, até porque se a superfície em si é curva, pelo menos localmente, então como definir a direção "perpendicular geral" da superfície?
No caso dos insetos ou grampos na superfície da água, por exemplo, a força resultante foi aquela que equilibrou o peso em cada situação. O peso, no caso é vertical para baixo, por isso assumimos que a resultante da tensão superficial teve que ser vertical para cima. Caso o peso não tivesse sido equilibrado o inseto afundaria ou flutuaria um pouco mais, deformaria a superfície da água mais para cá ou para lá até que finalmente tivesse encontrado uma posição que lhe concederia o equilíbrio de seu peso.
Se você olhar muito de perto, por mais que a superfície da água seja, em média, horizontal, localmente você vai criar uma região côncava, com um dos lados apontados para a direita (pense em um recorte 2D) e subindo ligeiramente enquanto o outro lado está apontado para a esquerda e também subindo ligeiramente. Note que a parcela vertical não é a dominante nesse vetor, que é majoritariamente paralelo à superfície da água e também horizontal, mas quando você faz a integral da tensão superficial ao longo da borda, as componentes horizontais vão se cancelar enquanto que as verticais acabam se somando, dando como vetor resultando uma força praticamente perpendicular à superfície.
Consegui responder esta sua 2a pergunta? Ficou claro como a soma dos efeitos locais, tangentes à superfície, cria a força resultante perpendicular à mesma superfície?
Excelente explicação
Olá Vinicius! Muito obrigado!