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?
- A pressão aumenta na seção estreita porque a água é mais comprimida.
- A pressão diminui na seção estreita porque a água acelera.
- A pressão permanece a mesma o tempo todo – apenas a velocidade muda.
2 · Preparar
- Abra a predefinição fluid-venturi e pressione Redefinir. A água flui continuamente através de um tubo com seção larga (A₁) e garganta estreita (A₂).
- Ative as leituras de velocidade de garganta e queda de pressão.
- 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-4 | 1.00e-4 | 2.00 | ||
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 3.00 | ||
| 4.00e-4 | 2.00e-4 | 4.00 |
Trace a variação de pressão ΔP (eixo y) em relação à velocidade da garganta v₂ (eixo x) para suas três tentativas.
4 · Analisar
- 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.
- 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
- 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.
- 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.