Efeito Venturi: Acelerar, Diminuir Pressão

1 · Prever

A água flui através de um cano que se estreita parcialmente, como uma mangueira de jardim com o polegar na ponta. O que acontece com a pressão da água na seção estreita?

2 · Preparar

  1. Abra a predefinição fluid-venturi e pressione Redefinir. A água flui continuamente através de um tubo com seção larga (A₁) e garganta estreita (A₂).
  2. Ative as leituras de velocidade de garganta e queda de pressão.
  3. Defina a área de seção larga, a área da garganta e a velocidade de entrada para cada tentativa e registre a velocidade da garganta e as leituras de queda de pressão.

3 · Coletar Dados

Área de seção ampla A₁ (m²)Área da garganta A₂ (m²)Velocidade de entrada v₁ (m/s)Velocidade da garganta v₂ (m/s)Variação de pressão ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
4.00e-41.00e-42.00
4.00e-41.00e-43.00
4.00e-42.00e-44.00

Trace a variação de pressão ΔP (eixo y) em relação à velocidade da garganta v₂ (eixo x) para suas três tentativas.

4 · Analisar

  1. Para uma tentativa, calcule v₂ = A₁v₁/A₂ a partir da continuidade, então ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) a partir da equação de Bernoulli. Compare ambos com as leituras — ΔP dá negativo, que é como fica "a pressão caiu na garganta" quando expressa como um número com sinal.
  2. Explique, em termos de conservação de energia, por que a pressão de um fluido deve cair onde sua velocidade aumenta em um tubo horizontal.

5 · Aprofundar

  1. Carburadores e atomizadores de perfume usam o efeito Venturi para aspirar um segundo fluido pela garganta estreita. Usando seus dados de variação de pressão, explique por que uma região de baixa pressão pode puxar o líquido para cima através de um tubo lateral.
  2. O experimento de asa fluida usa esse mesmo modelo de continuidade + Bernoulli com ar em vez de água. Você esperaria que a diferença de pressão fosse maior ou menor para as mesmas velocidades e áreas? Por que?

A física por trás deste experimento

Equação de Continuidade

Para um fluido incompressível em um tubo, a vazão (área × velocidade) deve ser a mesma em todos os lugares ao longo do tubo: A₁v₁ = A₂v₂. Estreitar o tubo força o fluido a acelerar.

Equação de Bernoulli

Ao longo de uma linha de corrente horizontal, a pressão de um fluido mais sua energia cinética por volume permanecem constantes: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Onde a velocidade aumenta, a pressão deve diminuir para compensar.

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