Explicando o efeito Coriolis!

Efeito Coriolis

Fala pessoal, como estão as coisas? Hoje é dia de falar um pouco sobre um dos principais medidores de vazão, o medidor Coriolis, ou “medidor mássico”,  como é conhecido popularmente.

Este artigo é introdutório sobre o assunto, e servirá como base para quando falarmos mais sobre o medidor de vazão em si. Se tiver alguma dúvida, não exite em  deixar seu comentário e também compartilhar o artigo com os amigos!

Isso é muito importante e ajuda a divulgar o blog – ajuda nós aí! 😉

Aproveitando, o quadrinho de hoje é uma homenagem ao novo filme da franquia Star Wars. Nem todo mundo gostou, eu sei! Mas vamos lá, é Star Wars galera! 🙂

Tabela de conteúdo:

• Efeito Coriolis
• Exemplo do efeito Coriolis
• A matemática por trás do efeito Coriolis
• Aplicação do efeito Coriolis

Efeito Coriolis

Antes de falarmos sobre o medidor de vazão por efeito Coriolis, precisamos começar falando um pouco a respeito de toda a física e matemática que está por trás do princípio de funcionamento do medidor de vazão.

Caso você já conheça este princípio, acredito que será importante rever como tudo funcionava. Além do fato de que tentarei ao máximo simplificar este post para lhe ajudar a entender estes dados de forma mais simples e rápida, ok?

Efeitos Coriolis – este é um tópico que não aprendemos apenas na faculdade ou em um curso técnico. Com certeza você ouvir falar sobre esse efeito durante o ensino médio, mas nunca pensou que ia precisar ir a fundo, certo? haha!!!

Um dos pontos, é que o efeito Coriolis é usado no ensino médio em geografia para explicar a deflexão da corrente de vento (com certeza você não deve lembrar disso, certo?).

Sendo bem sincero com você, eu nunca fui um dos amantes dessa disciplina, mas com certeza me recordo dessa aula, não sei por que. 😉

Como todo efeito e a maioria das coisas criadas pelo mundo recebem o nome de seu criador, o efeito coriolis recebeu esse nome baseado no cientista francês, Gaspard-Gustave de Coriolis.

No entanto, outros cientistas já tinham descoberto o efeito antes do nosso amigo Gaspard, mas ele foi o primeiro a escrever a expressão matemática sobre o efeito Coriolis. Esse artigo foi publicado em 1835 falando sobre as rodas d’água.

Um ponto importante, você lembra do Newton?

Embora você tenha esquecido sobre o que é o efeito Coriolis, com certeza você vai lembrar do nosso amigo Newton, certo? Okay, se você não lembra, sem problema. Farei uma pequena revisão dos trechos relevantes para o tópico de hoje.

Quando nos referimos a primeira lei do movimento, que também é popularmente conhecida como a lei da inércia. Temos a afirmação de que um objeto se manterá no mesmo estado, parado ou se movimentando uniformemente em linha reta, caso nenhuma força externa afeta-lo.

O que você precisa manter em mente, neste caso, é o movimento em linha reta.

Bom, agora que revisamos essa lei, precisamos ter em mente que ela se aplica apenas em um referencial inercial. Mas e se tivermos um quadro rotativo?

Bom vamos falar do Coriolis utilizando um exemplo para lhe ajudar a entender, beleza?

Exemplo do efeito Coriolis

Okay, talvez esse exemplo seja bem clichê! Mas ele vai te ajudar a entender!

Vamos imaginar que você está com um amigo em um carrossel e vocês estão jogando bola um para o outro. Agora, você está sentado em uma das extremidades do carrossel e seu amigo está no centro dele.

Digamos que neste momento não temos nenhum vento, isto quer dizer que, não temos nenhum tipo de influência externa ocorrendo. Bom, seu amigo no carrossel parado joga a bola para você, e ela vai em sua direção em linha reta e sem nenhuma interferência externa.

Agora, digamos que um segundo amigo entra no jogo querendo perturbar vocês e para tornar o jogo mais difícil ele gira o carrossel. Você e seu amigo, mesmo com o carrossel girando, continuam jogando.

Quando ele joga a bola novamente para você com carrossel girando, a bola continuará em linha reta em um referencial inercial. No entanto, na sua perspectiva, e em uma perspectiva rotativa, a bola faz uma curva.

Agora, pensa comigo! O que cria essa curva? O efeito Coriolis.

Analisando o exemplo, podemos entender que a “força” de Coriolis descreve uma questão de percepção. A bola continua reta, mas você a vê fazendo uma curva porque está se movendo.

Como não há força real que afete a bola, muitas pessoas agora chamam isso de efeito Coriolis ao invés de força. Mas, para fins matemáticos, ainda dizemos força Coriolis para a força inercial ou fictícia.

A matemática por trás do efeito Coriolis

Embora nenhuma força afete a trajetória da bola no carrossel, você e seu amigo na estrutura giratória a vê fazendo uma curva.

Podemos calcular a aceleração que você vê, pois a inércia da bola é proporcional a:

(a) a velocidade da bola na linha reta, como também

e

(b) a velocidade da rotação do carrossel

Chamamos isso de aceleração de Coriolis e usamos a seguinte fórmula para revelá-lo:

ac = 2 * ω * v

ac = aceleração de Coriolis
ω = velocidade de rotação (merry-go-round)
v = velocidade perpendicular ao eixo de rotação (bola em linha reta)

Se voltarmos às leis do movimento de Newton, ao segundo especificamente, podemos encontrar uma relação entre força e aceleração:

F = m * a

F = força
m = massa
a = aceleração

Então, quando multiplicamos ambos os lados pela massa do objeto (em nosso exemplo, a bola),  e substituímos a aceleração pela fórmula de Coriolis, podemos encontrar a força de Coriolis com a fórmula resultante:

Fc = m * 2 * ω * v

Para encerrar, a força de Coriolis é proporcional à velocidade angular, velocidade de rotação e massa.

E é por isso que você pode usar um medidor de vazão Coriolis como um medidor de fluxo de massa. Olha, finalmente conseguimos falar sobre medidores de vazão!

Aplicação do efeito Coriolis

Ok, você sabe que pode usar o efeito Coriolis para medir vazão. É por isso que temos este artigo, certo? Vamos explicar como ele funciona em outro artigo.

Mas primeiro, vamos dar uma olhada em outras aplicaçōes para esse efeito.

Usamos o exemplo do carrossel para explicar o efeito. No entanto, temos outro objeto (muito grande) que também cria um quadro de referência giratório ao girar em torno de um eixo.

Você consegue adivinhar qual objeto eu quero dizer? Vamos lá, você sabe! O mesmo planeta em que você está! (…ou pelo menos deveria estar hahaha…brincadeira).

Meteorologistas também usam o efeito Coriolis. Os ventos sopram pela Terra dos pólos (sistemas de alta pressão) até o equador (sistemas de baixa pressão).

No entanto, no equador, eles se movem mais rápido do que nos pólos, porque um ponto no equador tem que viajar mais de 24 horas do que um ponto próximo a um dos pólos.

Voltando…

Então, vamos nos lembrar do exemplo do carrossel, mas com a Terra como o quadro giratório. Se você está no Pólo Norte e joga uma bola para o seu amigo no equador, a trajetória parecerá se curvar bem, porque ele está viajando mais rápido do que você.

E se seu amigo jogar a bola de volta, então irá parecer para ele que a bola também se curva corretamente, porque você é mais lento que ele. Assim, os ventos no hemisfério sul se desviam para a esquerda e no hemisfério norte para a direita, devido ao efeito de Coriolis.

No passado, os navegadores usavam esse efeito para prever os chamados “ventos alísios” que influenciavam as viagens entre a Europa e a América do Sul. Aviões e foguetes também o experimentam, então os pilotos devem levar em conta a rotação da Terra ao voar longas distâncias.

Se eles tentarem viajar em uma linha reta entre dois lugares, provavelmente perderão o alvo!

No próximo artigo falaremos do medidor de vazão Coriolis em si, mas será necessário falar do efeito antes de entrarmos no assunto principal. 😉

Forte abraço!

Abaixo você tem alguns artigos relacionados com assunto:

Tipos de medidores de vazão

Medidor de vazão ultrassônico – Princípio, instalação e curiosidades!

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Fabrício Andrade

Tenho 12 anos de experiência no mundo da Automação industrial, comecei minha carreira na JAT Instrumentação, depois trabalhei na Emerson Automation Solutions e Endress+Hauser. Tive a chance de implementar projetos, ministrar treinamentos e resolver problemas em diversas empresas no Brasil e Latina América. Trabalhei por 3 anos na Alemanha em um e-commerce de automação industrial e hoje sou gerente de marketing digital global na Endress+Hauser Suiça focado em IIoT. Além disso, sou cartunista e baterista nas minhas horas de folga.

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