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Pressão dinâmica

1738
  • Daniel Bernoulli
Configuração do túnel de vento com tubo de Pitot para medir a pressão dinâmica na mecânica de fluidos.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Dinâmico pressãoA energia cinética, denotada por [latex]q[/latex] ou [latex]Q[/latex], é a energia cinética por unidade de volume de um fluido. Ela é definida pela fórmula [latex]q = frac{1}{2} rho u^2[/latex], onde [latex]rho[/latex] é a densidade local do fluido e [latex]u[/latex] é a velocidade do fluido. Essa grandeza é fundamental na dinâmica dos fluidos para quantificar a pressão resultante do movimento do fluido.

The concept of dynamic pressure originates from the conservation of energy for a moving fluid. It represents the portion of the fluid’s total energy associated with its bulk motion. The formula [latex]q = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex] can be derived by considering the kinetic energy ([latex]E_k = \frac{1}{2} m u^2[/latex]) of a small parcel of fluid with mass [latex]m[/latex] and volume [latex]V[/latex]. Since density [latex]\rho[/latex] is mass per unit volume ([latex]\rho = m/V[/latex]), the kinetic energy per unit volume is [latex]E_k/V = (\frac{1}{2} m u^2)/V = \frac{1}{2} (m/V) u^2 = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex]. This result shows that dynamic pressure is not a pressure in the conventional sense of a normal force per unit area exerted by molecular collisions (which is static pressure). Instead, it is a scalar quantity with units of pressure (Pascals in SI units) that conveniently represents the kinetic energy density of the flow. This distinction is crucial; dynamic pressure cannot be measured directly by a standard pressure gauge oriented parallel to the flow. It can only be measured by bringing the fluid to a stop isentropically, converting its kinetic energy into a measurable pressure increase.

Historically, the groundwork was laid by Daniel Bernoulli in his 1738 work *Hydrodynamica*. While he formulated the overarching principle of energy conservation in fluids, the explicit isolation and naming of “dynamic pressure” as a distinct term became more common with the development of modern fluid dynamics and aerodynamics in the late 19th and early 20th centuries. Its utility lies in simplifying complex fluid dynamics equations. For instance, in many aerodynamic calculations, the forces are non-dimensionalized using dynamic pressure, which allows for the comparison of aerodynamic performance of different-sized objects at different speeds and in different fluids, as long as other parameters like the Reynolds number are matched. This makes it a cornerstone quantity for wind tunnel testing and computational fluid dynamics (CFD).

UNESCO Nomenclature: 2210
Mecânica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Leis do movimento de Isaac Newton
  • Conceito de energia cinética ([latex]E_k = frac{1}{2}mv^2[/latex])
  • Conceitos iniciais de pressão e densidade
  • Conservation of energy principles

Aplicações

  • projeto de aeronaves (cálculo de sustentação e arrasto)
  • Projeto de medidor Venturi para medição de vazão
  • Operação do tubo de Pitot para medição da velocidade do ar
  • previsão do tempo (análise de cargas de vento em estruturas)
  • projeto automotivo (otimização aerodinâmica)
  • Engenharia civil (cargas de vento em pontes e edifícios)

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Related to: dynamic pressure, fluid dynamics, kinetic energy, fluid density, fluid velocity, Bernoulli’s principle, pressure, aerodynamics, incompressible flow, fluid mechanics.

Contexto histórico

Pressão dinâmica

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1800

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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