:LiDroplets: Formulário — Hidráulica I · MAP1

Parent project: Hidráulica I

Âmbito (Aulas 01–11)

Referência rápida das fórmulas do MAP1 (28/10/2026, 60 min): propriedades dos fluidos, hidrostática (pressões, manómetros, impulsões em superfícies planas e curvas, Arquimedes), hidrocinemática e leis de conservação (massa, Euler, momentos, energia). Cada fórmula tem o seu subtópico: fórmula isolada, explicação curta e símbolos. A teoria e os exercícios resolvidos estão no Resumo (hub); o molde da prova está no Guia de Estudo.

Legenda: :LiFileText: = vem no formulário do enunciado (2024-25 e 2025-26) · :LiBrain: = não vem, decorar. Sem marca = fórmula auxiliar (deduz-se das outras). Constantes do curso: N/m³ ( m/s²), kg/m³, Pa.

Peso no MAP1: §2–§4 (pressões + superfície curva) ≈ 14–16 val. · §5–§6 (cinemática) ≈ 4–6 val. · §7–§10 (conservação) = novo este ano, provável · §1 (propriedades) pouco provável.


:LiFlaskConical: 1. Propriedades dos fluidos

Massa volúmica, peso volúmico e densidade

:LiBrain: O primeiro passo de qualquer manómetro: converter a densidade do enunciado em peso volúmico. Mercúrio: N/m³.

Símbolos: = massa volúmica (kg/m³) · = peso volúmico (N/m³) · = densidade (adimensional) · = volume (m³) · = massa (kg).

Módulo de elasticidade volumétrica

Mede a “rigidez” do fluido à compressão. Para a água, Pa: duplicar a pressão muda menos de 0,005 %, daí a hipótese de incompressibilidade.

Símbolos: = módulo de elasticidade volumétrica (Pa) · = coeficiente de compressibilidade (Pa⁻¹) · = acréscimo de pressão · = variação de massa volúmica.

Lei de Newton da viscosidade

Num fluido newtoniano, a tensão tangencial é proporcional à velocidade de deformação. Entre placas (Couette) com perfil linear, é igual em todo o fluido; com várias camadas, uma lei por camada.

Símbolos: = tensão tangencial (Pa) · = viscosidade dinâmica (Pa·s; água a 20 °C ≈ ) · = viscosidade cinemática (m²/s) · = velocidade da placa móvel · = folga · = área da placa.

Equação de Laplace (gotas, jatos, bolhas)

Sobrepressão do lado côncavo de uma interface curva. Contar as interfaces antes de escrever o equilíbrio (corte pelo plano diametral: pressão × área projetada = σ × perímetro).

Símbolos: = tensão superficial (N/m; água-ar 0,0736) · = raios principais de curvatura · = diâmetro.

Capilaridade

Subida (água, ) ou descida (mercúrio, ) num tubo fino. Despreza-se para mm.

Símbolos: = subida capilar (m) · = ângulo de contacto · = peso volúmico do líquido · = diâmetro do tubo.

Tensão de vapor e cavitação

Há risco de vaporização quando a pressão absoluta local desce a (água: 2330 Pa a 20 °C; a 100 °C). Compara-se sempre com a absoluta, nunca com a relativa. Com a temperatura: quase constantes · diminuem · aumenta muito.


:LiGauge: 2. Hidrostática fundamental

Lei fundamental da Hidrostática

:LiFileText: A pressão é constante em cada plano horizontal (no mesmo fluido contínuo) e cresce ao descer . Num reservatório aberto: .

Símbolos: = pressão (Pa) · = cota (m, para cima) · = altura piezométrica · = cota piezométrica · = profundidade.

Pressão absoluta e relativa; unidades

:LiBrain: Com a pressão dada em absoluta, o primeiro gesto é subtrair (saiu nos dois MAP1). Para exprimir em m c.a. divide-se por 9800; em mmHg, por .

Símbolos: = pressão relativa (manométrica) · = pressão absoluta · = altura de coluna equivalente · 1 bar Pa.

Fluido em movimento de corpo rígido (aceleração constante)

:LiFileText: As isobáricas (e a superfície livre) são perpendiculares a ; a pressão aumenta para trás (lado oposto a ). Num recipiente aberto, a conservação do volume fixa a superfície livre. Nunca saiu no MAP1.

Símbolos: = aceleração do recipiente · · = inclinação das isobáricas com a horizontal.

Regra do percurso (manómetros)

:LiBrain: Percorre-se o circuito do ponto conhecido até ao pedido, sempre com o do líquido em que se está. Nas interfaces a pressão é a mesma dos dois lados; num gás, a pressão é uniforme (cota irrelevante).

Símbolos: = peso volúmico do troço · = cotas dos extremos de cada troço.

Manómetro em U

Caso particular da regra do percurso, com o ramo aberto à atmosfera ().

Símbolos: = peso volúmico do líquido manométrico · = desnível entre as superfícies do líquido manométrico · = peso volúmico do líquido da conduta · = altura do ponto A acima da interface.

Manómetro diferencial

Mede a diferença de cotas piezométricas entre dois pontos de uma conduta, independentemente da cota do manómetro.

Símbolos: = líquido dos dois ramos · = líquido manométrico (por baixo) · = desnível do líquido manométrico.

Atalho de verificação

Mesma cota ⇒ mesma pressão só no mesmo fluido contínuo. O mercúrio pesa 13,6 vezes a água: 0,1 m de Hg ≈ 1,36 m c.a., não o esquecer numa coluna estratificada.


:LiRectangleHorizontal: 3. Impulsão em superfícies planas

Módulo da impulsão

:LiFileText: A força é a pressão no centroide vezes a área molhada; normal à placa, do fluido para a placa.

Símbolos: = profundidade vertical do centroide · = pressão no centroide · = área molhada.

Centro de impulsão (Steiner)

:LiFileText: O CI fica sempre abaixo do centroide, à distância medida ao longo do plano. Numa superfície simétrica, está no eixo de simetria. Placa vertical que começa na superfície livre: CI a da altura a contar do topo.

Símbolos: = posição do CI no plano (a partir da intersecção com a superfície livre) · = posição do centroide no plano · = momento de inércia em relação ao eixo por G paralelo a Ox · = inclinação da placa com a horizontal.

Figuras planas (área, centroide, )

FiguraCentroide
Retângulo :LiFileText:
Triângulo (base , altura ) acima da base
Círculo (raio )centro
Semicírculo do diâmetro
Quarto de círculo :LiFileText: de cada lado reto
Setor circular (ângulo em graus) :LiFileText:——

Tabela de apoio para , e para o centroide do volume de (§4).

Símbolos: = largura · = altura · = raio · em relação ao eixo horizontal pelo centroide.

Método do diagrama de pressões

A impulsão é o volume do diagrama (trapézio) de pressões, aplicado no seu centroide. Útil para o braço de momento numa placa retangular com topo e fundo a cotas conhecidas.

Símbolos: = pressões no topo e no fundo da placa · = comprimento da placa no plano · = largura · = distância do CI ao topo, medida no plano.

Superfície livre equivalente

Substitui um gás pressurizado ou uma camada de outro líquido por uma coluna fictícia do líquido em contacto com a placa; depois aplica-se e com medido a partir dela.

Símbolos: = pressão no topo do líquido em contacto · = peso volúmico desse líquido · = espessura da camada superior.


:LiShip: 4. Arquimedes e superfícies curvas

Teorema de Arquimedes

:LiFileText: Impulsão vertical, para cima, igual ao peso do fluido deslocado, aplicada no centroide do volume imerso. Corpo submerso suspenso: . Corpo assente e vedado no fundo: não há Arquimedes.

Símbolos: = peso volúmico do fluido · = volume deslocado · = peso volúmico do corpo · = volume imerso de um corpo que flutua.

Corpo na interface de dois líquidos

Cada parte do corpo recebe a impulsão do líquido em que está.

Símbolos: = volumes do corpo em cada líquido · = pesos volúmicos.

Componente horizontal numa superfície curva

:LiFileText: É a impulsão sobre a projeção vertical da parte molhada; aplica-se no CI dessa projeção. Projeção retangular que começa na superfície livre: CI a da altura a contar da base.

Símbolos: = área da projeção vertical · = profundidade do centroide da projeção · = da projeção.

Componente vertical numa superfície curva

:LiFileText: é o volume entre a superfície e o plano da superfície livre (ou plano de carga), aplicado no seu centroide. Decompor em retângulos ± quartos de círculo. Vários líquidos: .

Símbolos: = volume (por metro de largura em 2D: área × 1) · plano de carga = superfície livre (real ou equivalente).

Centroide composto (braço de )

:LiBrain: Dá a linha de ação de quando o volume é retângulo + quarto de círculo. Medir a partir de uma referência e converter depois para o ponto de rotação.

Símbolos: = área de cada parte · = abcissa do centroide de cada parte (quarto de círculo: do lado reto).

Resultante e direção

Módulo e ângulo com a horizontal. Em 3D há duas componentes horizontais, cada uma pela sua projeção.

Símbolos: = ângulo da resultante com a horizontal.

Superfície circular

:LiBrain: As pressões são radiais, logo a resultante passa pelo centro do arco. Comporta de segmento articulada no centro ⇒ momento hidrostático nulo (o servomotor só vence o peso). Resposta qualitativa de 3 val. em 2024-25.

Símbolos: = braços de e em relação a O.

Equilíbrio de uma comporta / derrube de um dique

:LiBrain: Momentos em torno da articulação (comporta) ou do pé de jusante (derrube), com braços perpendiculares às linhas de ação. Num dique, e o sobre a face de montante estabilizam; derruba. dão as reações.

Símbolos: = ponto de rotação · = braço · = reação do batente (anula-se no início da abertura).


:LiWind: 5. Hidrocinemática I — aceleração e linhas

Derivada material

:LiFileText: Variação de seguindo a partícula = variação num ponto fixo + transporte pela velocidade.

Símbolos: = qualquer grandeza (escalar ou componente de vetor) · = campo de velocidades.

Vetor aceleração

A derivada material aplicada a cada componente de (o mesmo para com ). Campo com ⇒ a parcela local conta. Permanente não implica (a convectiva pode existir).

Símbolos: = aceleração local · = aceleração convectiva (m/s²).

Trajetória

:LiFileText: Caminho de uma partícula: varia; integrar cada componente, impor a condição inicial e eliminar .

Símbolos: = posição no instante .

Linha de corrente

:LiFileText: Linha tangente a num instante. Separar variáveis, integrar com logaritmos, impor o ponto (ex.: ). Em 2D, uma equação; em 3D, duas.

Símbolos: = parâmetro fixo (costuma cancelar) · = constante fixada pelo ponto dado.

Linha de filamento

Lugar das partículas que passaram por (corante, fumo): as EDO das trajetórias com os limites trocados; elimina-se o instante de emissão .

Símbolos: = ponto de injeção · = instante de passagem em · = instante de observação.

As três linhas

Trajetória: fixa-se a partícula ( varia) · corrente: fixa-se o instante · filamento: fixa-se o ponto. Em regime permanente coincidem (o recíproco é falso).


:LiCylinder: 6. Hidrocinemática II — caudal, classificação, rotação

Caudal e velocidade média

:LiBrain: Só a componente normal transporta caudal (). Em 2D o caudal é por metro de largura.

Símbolos: = caudal (m³/s) · = velocidade média na secção · = normal à secção · = caudal unitário (m²/s) · = ângulo entre e a normal.

Classificação do escoamento

:LiBrain: Duas perguntas independentes: tempo (permanente/variável) e espaço (uniforme/variado). Justificar sempre com a derivada escrita. 1D/2D/3D = número de coordenadas de que depende.

Símbolos: = coordenadas espaciais · = abcissa ao longo da linha de corrente.

Condição de incompressibilidade

:LiBrain: Sem deformação volumétrica ⇔ comporta-se como incompressível. Só as derivadas diagonais. expansão, contração (s⁻¹).

Símbolos: = divergência (taxa de variação de volume por unidade de volume).

Rotacional, rotação e vorticidade

:LiFileText: Irrotacional ⇔ em todo o domínio. Irrotacional ≠ trajetórias retas.

Símbolos: = velocidade angular de rotação (rad/s) · = vorticidade (s⁻¹).


:LiScale: 7. Conservação da massa

Teorema de Transporte de Reynolds (Vc fixo)

A variação de uma grandeza do sistema = variação dentro do Vc + fluxo pela superfície de controlo. Com dá as quatro leis. Vc móvel: no fluxo usa-se .

Símbolos: = grandeza extensiva · = grandeza por unidade de massa · = volume de controlo · = superfície de controlo · = normal exterior.

Continuidade em regime variável

Variação da massa no Vc + caudal mássico que sai = 0. Base dos problemas de reservatórios (kg/s em cada termo).

Símbolos: = massa volúmica · = velocidade normal (+ a sair, − a entrar).

Continuidade em regime permanente

:LiBrain: Fecha caudais em ramificações e dá as velocidades — é sempre o passo 1. Não arredondar nem .

Símbolos: saídas, entradas · = velocidade normal média · = área da secção .

Esvaziamento de um reservatório

Continuidade entre a superfície livre (1) e o orifício (2), com ; reservatório prismático. Pouco provável em 60 min.

Símbolos: = altura da superfície livre acima do eixo do orifício · = área do reservatório · = área do orifício · = altura inicial.


:LiRocket: 8. Quantidade de movimento — Teorema de Euler

Teorema de Euler

:LiBrain: Equilíbrio de forças no Vc. inclui as pressões nas secções abertas (, para dentro) e a reação das paredes . Regime permanente ⇒ . Pressões relativas (jato livre: ).

Símbolos: = peso do fluido no Vc · = forças de contacto · = força de inércia local · = fluxos de quantidade de movimento à entrada e à saída (N), com o sentido de · = força da estrutura sobre o fluido.

Força numa curva em pressão (plano horizontal)

Projeção do Teorema de Euler numa curva com a entrada segundo e a saída a fazer o ângulo com ( vertical, fora do plano). A força na curva é .

Símbolos: = pressões relativas nas secções · = áreas · · = ângulo de desvio.

Euler num canal (superfície livre)

Nas secções de um canal retangular a impulsão é hidrostática, . Serve para ressaltos () e forças em comportas/soleiras.

Símbolos: = largura do canal · = alturas de escoamento · · = força da estrutura sobre o fluido.

Volume de controlo móvel

Para pás/placas que se movem com velocidade constante : no referencial do Vc aplica-se Euler com as velocidades relativas.

Símbolos: = velocidade do Vc · = velocidade relativa · = caudal relativo.


:LiRotateCw: 9. Momento da quantidade de movimento

Teorema dos momentos

O Teorema de Euler escrito em momentos em torno de O (aspersores, binário num apoio). Só a componente tangencial de dá momento em torno de um eixo.

Símbolos: = momentos (N·m) · = vetor posição da secção em relação a O · em regime permanente.

Torniquete em rotação

A massa usa a velocidade relativa ; a quantidade de movimento usa a absoluta . rpm → rad/s: .

Símbolos: = velocidade relativa à saída do bocal · = velocidade angular · = raio do braço · = área de cada bocal · = binário resistente.


:LiZap: 10. Energia — carga, perdas e máquinas

Carga hidráulica

:LiBrain: Energia mecânica por unidade de peso numa secção (escoamento permanente, incompressível, velocidades uniformes). O sentido do escoamento é de maior para menor.

Símbolos: = altura piezométrica · = cota geométrica · = altura cinética.

Equação da energia entre duas secções

:LiBrain: Balanço de carga de 1 (montante) para 2 (jusante): a bomba dá carga (), a turbina retira (), as perdas dissipam (). Tira a pressão que falta quando as velocidades já são conhecidas.

Símbolos: = altura de elevação da bomba · = queda útil da turbina · = perda de carga entre 1 e 2 (todos em m).

Perda de carga e potência dissipada

:LiBrain: Sem máquinas, a diferença de cargas é a energia dissipada. é a perda unitária (m/m, adimensional).

Símbolos: = perda de carga (m) · = perda de carga unitária · = comprimento da conduta · em W.

Turbinas e bombas: potência hidráulica

:LiBrain: Potência trocada entre o escoamento e a máquina, sem rendimentos (conduta curta, perdas desprezáveis).

Símbolos: = montante, = jusante da máquina · = potência hidráulica (W) · em m³/s · em m.

Energia + Euler (força numa máquina em conduta)

A energia dá (turbina: ; bomba: ); só depois Euler dá a força axial no invólucro. O binário do veio não dá força axial.

Símbolos: = potência da máquina · = áreas das secções · = força da máquina sobre o fluido.

Ordem de ataque num problema de escoamento

Vc (secções ⊥ ao escoamento, normal exterior) → massa () → energia (pressões, perdas, potências) → Euler / momentos (forças, binários) → .


:LiCompass: Checklist — que ferramenta usar?

Sintoma do enunciadoFerramentaOnde
Pressão dada “absoluta”; pede-se em “m c.a.”; §2.4
Vários líquidos estratificados; densidade desconhecida, §2.3
Tubo em U, mercúrio, gás, “manómetro diferencial”regra do percurso (desce +, sobe −)§2.5
Recipiente acelerado + conservação do volume§2.2
Força / ponto de aplicação numa comporta plana; ou diagrama§3.3–§3.4
Gás pressurizado ou dois líquidos sobre a placasuperfície livre equivalente§3.5
”flutua”, “submerso”, “peso aparente”§4.1
Comporta/dique com face curva (“por metro”) + (real ↓ / fictício ↑)§4.3
Arco circular; “o momento é maior, menor ou igual?“resultante pelo centro ⇒ §4.4
”peso mínimo”, “derrube”, “força para abrir”, “servomotor” com braços ⊥; centroide composto§4.5
Campo ; “aceleração no ponto”local + convectiva, simbólico e depois substituir§5.4
”linha de corrente que passa em … no instante …”, fixo, impor o ponto§5.6
”trajetória” / “linha de filamento” ( varia) / limites trocados§5.5, §5.7
”incompressível?” / “permanente? uniforme?” / “rotacional?” / e / §6.3–§6.5
Caudal numa ramificação; velocidade numa secção; §7.5
”pressão a jusante”, “sentido do escoamento”, “perda de carga”carga nas duas secções§10.3–§10.4
”bomba”, “turbina”, “potência”, “altura de elevação”§10.5
”força na curva / bocal / bifurcação / maciço”Teorema de Euler; §8.3, §9.1
”binário”, “aspersor”, “torniquete”teorema dos momentos§9.3–§9.4

Erros a evitar

Misturar pressão relativa e absoluta (subtrair logo; é absoluta; Euler usa relativas) · em N/m³, não em Pa; e manter em todo o problema · no manómetro, somar ao subir (é ) · contar a cota dentro de um gás · é profundidade vertical, e medem-se no plano · só sobre a projeção da parte molhada · com o volume até à superfície livre e o sentido certo (real ↓, fictício ↑); o quarto de círculo soma ou subtrai conforme o desenho · pôr o de montante do lado derrubador · braços não perpendiculares ou medidos de outro ponto que não o de rotação · na abertura, anular a reação do apoio, não a da articulação · esquecer na aceleração de um campo variável · tratar como variável na linha de corrente · o fator do integral ( dá ) · permanente ≠ uniforme · decidir o sentido do escoamento pela pressão em vez da carga · bomba/turbina com o sinal trocado · em Euler, desenhar , e que não sejam para dentro do Vc; esquecer · arredondar ou antes de uma diferença · “por metro” vs total.


TABLE WITHOUT ID
  link(file.link, file.name) AS "Nota",
  date AS "Data",
  status AS "Estado"
FROM "2.Técnico/2º Ano/1Semestre/Hidraulica I"
WHERE (type = "note" OR type = "project") AND file.name != this.file.name
SORT date DESC