A Equação de Bernoulli pode ser considerada uma declaração do princípio de conservação de energia apropriado para fluidos fluidos. O comportamento qualitativo que geralmente é rotulado com o termo “efeito Bernoulli” é a redução da pressão do fluido em regiões onde a velocidade do fluxo é aumentada. Essa redução da pressão em uma constrição de um caminho de fluxo pode parecer contra-intuitiva, mas parece menos quando você considera a pressão como densidade de energia. No fluxo de alta velocidade através da constrição, a energia cinética deve aumentar às custas da energia da pressão.
Advertência de fluxo de estado estacionário: Enquanto a equação de Bernoulli é declarada em termos de ideias universalmente válidas, como conservação de energia e as ideias de pressão, energia cinética e energia potencial, sua aplicação na forma acima é limitada a casos de fluxo constante. Para fluxo através de um tubo, tal fluxo pode ser visualizado como fluxo laminar, o que ainda é uma idealização, mas se o fluxo for uma boa aproximação laminar, então a energia cinética do fluxo em qualquer ponto do fluido pode ser modelada e calculada. O termo energia cinética por unidade de volume na equação é aquele que requer restrições estritas para a equação de Bernoulli ser aplicada – basicamente é a suposição de que toda a energia cinética do fluido está contribuindo diretamente para o processo de fluxo direto do fluido. Isso deve deixar evidente que a existência de turbulência ou qualquer movimento caótico do fluido envolveria alguma energia cinética que não está contribuindo para o avanço do fluido através do tubo.
Também deve ser dito que, embora a conservação de energia sempre se aplique, esta forma de analisar essa energia certamente não descreve como essa energia é distribuída em condições transitórias. Uma boa visualização do efeito Bernoulli é o fluxo através de uma constrição, mas essa imagem nítida não descreve o fluido quando você liga o fluxo pela primeira vez.
Outra aproximação envolvida na declaração da equação de Bernoulli acima é a negligência das perdas por atrito do fluido. O fluxo laminar idealizado através de um tubo pode ser modelado pela lei de Poiseuille, que inclui perdas viscosas resultando em uma redução da pressão conforme você avança ao longo do tubo. A declaração da equação de Bernoulli acima levaria à expectativa de que a pressão retorne ao valor P1 após a constrição, pois o raio retorna ao seu valor original. Este não é o caso devido à perda de alguma energia do processo de fluxo ativo por atrito em movimento molecular desordenado (energia térmica). Uma modelagem mais precisa pode ser feito combinando a equação de Bernoulli com a lei de Poiseuille. Um exemplo real que pode ajudar a visualizar o processo é o monitoramento da pressão do escoamento através de um tubo constrito.
Cálculo de Bernoulli