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laraemilly authored Apr 13, 2019
1 parent d782a5c commit 4e0a4e9
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61 changes: 60 additions & 1 deletion grupo_3/readme.MD
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Demonstrar, de forma simples, a aplicação da Equação de Bernoulli, que relaciona velocidade, pressão e altura, através da chama de duas velas, obtendo resultados visuais e dados experimentais.

### Escopo:
A Dinâmica dos Fluidos é uma parte da física que estuda o efeito de forças em fluidos, e, consequentemente, seu movimento. Embora o conceito dado seja ‘curto’, o escopo da disciplina não é simples de ser entendido. Porém, muitas vezes esquecemos que a Dinâmica dos Fluidos se encontra presente no nosso dia a dia, desde a distribuição de água da cidade até as viagens de avião. Assim, partindo da premissa de que cálculos e demonstrações tão complexas podem ser visualizados de uma maneira muito mais simples e corriqueira, desenvolvemos o experimento a seguir. [1][2] <br/> <br/>
A Dinâmica dos Fluidos é uma parte da física que estuda o efeito de forças em fluidos, e, consequentemente, seu movimento. Embora o conceito dado seja ‘curto’, o escopo da disciplina não é simples de ser entendido. Porém, muitas vezes esquecemos que a Dinâmica dos Fluidos se encontra presente no nosso dia a dia, desde a distribuição de água da cidade até as viagens de avião. Assim, partindo da premissa de que cálculos e demonstrações tão complexos podem ser visualizados de uma maneira muito mais simples e corriqueira, desenvolvemos o experimento a seguir. [1][2] <br/> <br/>
Daniel Bernoulli (1700-1782) foi um matemático suíço que tem extrema importância na matemática e na mecânica. Ele se destacou na mecânica dos fluidos principalmente devido ao Princípio que levou seu nome. Este princípio descreve o comportamento de um fluido movendo-se ao longo de uma linha de corrente e traz para os fluidos o princípio da conservação de energia. [3][4] <br/> <br/>
A demonstração desta equação vai além do escopo desta primeira parte da atividade, porém será demonstrada em tópicos posteriores. <br/> <br/>
O experimento da chama horizontal, trabalhado nesta prática, tem por base a Equação de Bernoulli (Equação 1), e vai ser reproduzido devido à sua facilidade de entendimento e reprodução. Além disso, o experimento mostrará a Equação na prática, apresentando visualmente a relação entre diferença de pressão e velocidade através da movimentação da chama da vela. <br/> <br/>

![equacao1](https://github.com/lgnsparda/Laboratorio_dinamica_dos_fluidos_12019_FGA/blob/master/grupo_3/eq%201.gif) <br/>
**Equação 1** </br><br/>

Sendo: </br>
* P a pressão;
* ![densidade](https://github.com/lgnsparda/Laboratorio_dinamica_dos_fluidos_12019_FGA/blob/master/grupo_3/r%C3%B4.gif) a massa específica;
* g a gravidade local;
* y a altura;
* V a velocidade. <br/>

O experimento consistirá em:
- Fixar duas velas comuns em um suporte plano a uma distância d;
- Acender ambas as velas;
- Levar o suporte junto ao rosto;
- Soprar entre as velas, com cuidado para não apagar as chamas;
- Observar as chamas horizontais;
- Explicar a relação do resultado do experimento com a Equação de Bernoulli.

A imagem a seguir é um esquemático do experimento:

![ilustração experimento](https://github.com/lgnsparda/Laboratorio_dinamica_dos_fluidos_12019_FGA/blob/master/grupo_3/exp.png) <br/>
**Figura 1:** Ilustração do experimento. </br>

Analisando a Equação 1 é possível observar que possuímos apenas o valor da massa específica do ar, da altura e da gravidade local. Seria possível explorar o Princípio de Bernoulli apenas com a parte prática e sua observação. Porém, a fim de coletar mais dados para que, além de demonstrar na prática a equação, possamos estudá-la na teoria, fará também parte do experimento a medição da pressão de um sopro humano. <br/>

A obtenção do valor da pressão do sopro será dada segundo os procedimentos a seguir:
* Uma mangueira de cerca de 2 metros será posta em forma de U em uma superfície nivelada;
* A mangueira será parcialmente preenchida com água, de modo que não escape do outro lado quando for soprado;
* A diferença entre a altura final e inicial do líquido será medida;
* Ambos os integrantes do grupo irão soprar algumas vezes, para obtermos uma média e desvio padrão dos valores;
* Calcularemos a pressão utilizando o princípio da pressão de um fluido com densidade constante (Equação 2) [1];
<br/><br/>

![equação 2](https://github.com/lgnsparda/Laboratorio_dinamica_dos_fluidos_12019_FGA/blob/master/grupo_3/eq%202.gif) <br/>
**Equação 2** <br/><br/>

Sendo:
* P a pressão desejada;
* Po a pressão atmosférica;

Através da pressão obtida, podemos substituir valores na Equação 1 e encontrar a velocidade do ar entre as velas, assim: <br/><br/>

![equação 3](https://github.com/lgnsparda/Laboratorio_dinamica_dos_fluidos_12019_FGA/blob/master/grupo_3/eq%203.gif) <br/>
**Equação 3** <br/><br/>

Na Equação 3, podemos eliminar alguns termos partindo da premissa de que temos uma densidade constante no decorrer do experimento, e que a variação de altura é insignificante, logo: <br/><br/>

![equação 3.1](https://github.com/lgnsparda/Laboratorio_dinamica_dos_fluidos_12019_FGA/blob/master/grupo_3/eq%203.1.gif) <br/>
**Equação 3.1** <br/><br/>

Sendo:
* P1a pressão inicial que, no caso, é a atmosférica;
* ![](https://github.com/lgnsparda/Laboratorio_dinamica_dos_fluidos_12019_FGA/blob/master/grupo_3/r%C3%B4.gif) a massa específica do ar;
* V1a velocidade inicial do ar, que veremos no dia do experimento;
* P2a pressão do sopro humano;
* V2a velocidade final que queremos descobrir;

Após a obtenção de todos os dados experimentais e da observação, será feita uma discussão acerca do que foi estudado.
Devido à simplicidade da atividade, o custo de produção será baixo, já que será preciso apenas duas velas médias, fósforos, um suporte, uma mangueira, água, canetão e régua. Analogamente, o tempo de produção não será uma limitação, pois a montagem e a observação poderão dar-se em cerca de 1 hora, se não menos.


### 2. Planejamento e Preparação:
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