relatório viscosidade

relatório viscosidade

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

CURSO:AGRONOMIA

RELATÓRIO

VISCOSIDADE

ALUNOS:

MICHELI GABARDO,

GEIZA VALENTIM,

SASKIA SLEUTJES,

TATIANE,

DIEGO KUDREK SOUZA.

PONTA GROSSA

2010

RESUMO:

A viscosidade pode ser imaginada como sendo a “aderência” interna de um fluido. É uma das propriedades que influencia a potência necessária para mover um aerofólio através da atmosfera.

Ela é responsável pelas perdas de energia associadas ao transporte de fluidos em dutos, canais e tubulações. Além disso a viscosidade tem um papel primário na geração de turbulência.Nem seria necessário dizer que a viscosidade é uma propriedade extremamente importante a ser considerada nos estudos de escoamento de fluidos.Sendo que a taxa de deformação de um fluido é diretamente ligada a viscosidade do fluido.Para uma determinada tensão, um fluido altamente viscoso deforma-se numa taxa menor do que um fluido com baixa viscosidade.

INTRODUÇÃO:

A viscosidade é o atrito interno em um fluido. As forças viscosas se opõem ao movimento de uma do fluido em relação à outra. A viscosidade é a razão pela qual você realiza um esforço para remar em uma canoa se deslocando em águas calmas, porém se não existisse viscosidade você também não poderia remar. Os efeitos da viscosidade são importantes para o escoamento através de tubos, para o escoamento do sangue, para a lubrificação de diversas partes das máquinas e para muitas outras situações.

Um Fluido viscoso tende a aderir sobre uma superfície sólida em contato com ele. Existe uma camada fina chamada de camada limite do fluido nas proximidades da superfície, ao logo da qual o fluido esta praticamente em repouso em relação a superfície sólida. È por esta razão que as partículas de poeira podem aderir sobre as lâminas de um ventilador, mesmo quando gira rapidamente, e por isso você também não pode eliminar toda sujeira do carro simplesmente jogando a água de uma mangueira sobre ele.

A lava é um exemplo de escoamento de um fluido com viscosidade. A viscosidade diminui com o aumento da temperatura: quando mais quente a lava, mais facilmente ela pode se escoar.

Uma porção do fluido que possui a forma abcd em um dado instante possuirá a forma abc`d` em outro instante e vai se tornando cada vez mais distorcida ‘a medida que o movimento continua. Ou seja, o Fluido sofre uma contínua deformação de cisalhamento. Para manter este movimento é necessário aplicar uma força constante f aplicada da direita para a esquerda sobre a placa superior e uma força de módulo igual aplicada da direita para a esquerda sobre a placa inferior para manter o escoamento estacionário. SendoAa área de cada placa, a razão F/A é a tensão de cisalhamento exercida sobre o fluido.

Os fluidos que se escoam velozmente, como a água e a gasolina, possuem viscosidades menores do que as viscosidades dos fluidos “pegajosos”, tais como mel e o óleo de motor. As viscosidades dos fluidos são fortemente dependentes da temperatura, aumentando para os gases e diminuindo para os líquidos ‘a medida que a temperatura aumenta. A redução das variações da viscosidade com a temperatura é um objetivo importante no projeto de óleos para serem usados como lubrificantes de máquinas.

A lei de Stokes refere-se à força de fricção experimentada por objectos esféricos que se movem no seio de um fluido viscoso, num regime laminar de números de Reynolds de valores baixos. Foi derivada em 1851 por George Gabriel Stokes depois de resolver um caso particular das equações de Navier-Stokes. De maneira geral, a lei de Stokes é válida para o movimento de partículas esféricas pequenas, movendo-se a velocidades baixas.

A lei de Stokes pode ser escrita da seguinte forma:

onde:

é a força de fricção,

r é o raio de Stokes da partícula,

η é a viscosidade do fluido, e

é a velocidade da partícula.

A condição de baixos números de Reynolds implica um fluxo laminar, o qual pode traduzir-se por uma velocidade relativa entre a esfera e o meio, inferior a um certo valor crítico. Nestas condições, a resistência que oferece o meio é devida quase exclusivamente às forças de atrito que se opõem ao deslizamento de camadas de fluido sobre outras a partir da camada limite aderente ao corpo. A lei de Stokes foi comprovada experimentalmente numa multitude de fluidos e de condições.

Se as partículas estão a cair verticalmente, num fluido viscoso, devido ao seu próprio peso, pode-se calcular a sua velocidade de sedimentação, igualando a força de fricção com a força de gravidade.

onde:

Vs é a velocidade de sedimentação das partículas (velocidade límite)

g é a aceleração da gravidade,

ρp é a densidade das partículas e

ρf é a densidade do fluido.

Se as gotas de chuva provenientes de nuvens situadas a alguns quilômetros de altura não enfrentassem a resistência do ar, elas seriam bastante danosas ao atingir qualquer corpo na superfície terrestre. Porém isto não acontece porque elas alcançam uma velocidade terminal pequena. Para gotas de 1mm de diâmetro, esta velocidade é de aproximadamente 4,3m/s, e para gotas de 2mm, v=5,8m/s.

MATERIAL E MÉTODOS:

- esferas de metal;

- balança;

- cronômetro;

- proveta;

- glicerina;

- paquímetro.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

- Pesou-se 3 bolinhas grandes,3 médias e 3 pequenas;

- Mediu-se o raio das esferas;

- Calculou-se o volume das esferas;

- Mediu-se a temperatura da glicerina;

- Mediu-se a densidade;

- Mediu-se a velocidade;

- Construiu-se um gráfico de V x R2;

- Determinou-se o valor de K(coeficiente de condutibilidade);

- Calculou-se a viscosidade utilizando : n = 2g/9K x (De – Dl).

- Esquema do procedimento utilizado:

RESULTADOS E DISCUSSÕES:

ESFERA

V

m(kg)

Densidade kg/m3

peso

r(m)

r2

1 grande

2,48 x 10-7

2,02 x 10-3

8.145,16

1,98 x 10-2

3,9 x 10-3

1,52 x 10-5

2 grande

2,58 x 10-7

2,04 x 10-3

7.906,98

1,99 x 10-2

3,95 x 10-3

1,56 x 10-5

3 grande

2,86 x 10-7

1,98 x 10-3

7.388,06

1,94 x 10-2

4 x 10-3

1,6 x 10-5

4 média

1,13 x 10-7

0,87 x 10-3

7.435,9

0,58 x 10-2

3 x 10-3

9 x 10-6

5 média

1,37 x 10-7

1,04 x 10-3

7.51,24

1,01 x 10-2

3,2 x 10-3

1,02 x 10-5

6 média

1,25 x 10-7

1,05 x 10-3

8.400,00

1,03 x 10-2

3,1 x 10-3

9,61 x 10-6

7 pequena

8,71 x 10-8

0,72 x 10-3

8.266,36

0,76 x 10-2

2,75 x 10-3

7,56 x 10-6

8 pequena

7,44 x 10-8

0,67 x 10-3

9.005,38

0,66 x 10-2

2,61 x 10-3

6,81 x 10-6

9 pequena

8,71x 10-8

0,71 x 10-3

8.151,54

0,7 x 10-2

2,75 x 10-3

7,56 x 10-6

Média das bolinhas:

-grande:1,56 x 10-5

- média:8,93x 10-6

- pequena:7,99 x 10-6

Considerando g=9,8 m/s2

Temperatura da glicerina = 26,3ºC

h =3 x 10-1

esfera

t

V

1

0,45

0,135

2

0,71

0,213

3

0,65

0,195

4

0,43

0,129

5

0,77

0,231

6

0,69

0,207

7

0,45

0,135

8

0,58

0,174

9

0,67

0,201

Média das velocidades :

grande: 0,133 m/s

média: 0,201 m/s

pequena: 0,206 m/s

K= ∆V

∆ R2

A partir dos experimentos efetuados, pode-se observar claramente que a velocidade depende totalmente do tamanho da esfera, pode ser observado facilmente, pois quanto mais pesada a esfera menor é o tempo que ela leva para completar o percurso dentro da glicerina e vice-versa, tornando assim bem claro que o liquido quanto mais viscoso for, deixa a velocidade menor, mas mesmo assim os corpos mais pesados ainda terão uma velocidade maior no líquido do que os mais leves.

CONCLUSÃO:

Os experimentos realizados puderam confirmar vários itens teóricos no estudo da viscosidade cinemática dos líquidos. Pode-se tomar medidas experimentais, efetuar cálculos com elas, e comparar a dados achados na teoria. Os dados obtidos nos experimentos ficaram dentro dos limites aceitos para os teóricos, o que dá uma certa validade aos experimentos realizados e serve de base aos conceitos aprendidos.

Assim, o experimento, apesar de válido, ainda contém muito erro, como, contaminação das amostras seguintes por meio de resíduos que não saíram durante a lavagem da vidraria.

REFERÊNCIAS:

MERLE C. POTTER .DAVID C. WIGGERT Mecânica dos fluidos ,3ª Edição, Editora Thomson, pg-11-14.

FOX, ROBERT W .Introdução a mecânica dos fluidos , 5ª edição, LTC, pg-21-25.

SEARS E ZEMANSKI,Fisíca II Termodinâmica e ondas, Young & Freedman,Editora Pearson adison wesley, pág. 88,89,90, 10º Edição , São Paulo 2006.SHAMES,IRVING H,Mecânica dos fluidos,Editora Edgard Blucher Ltda,pág 166,168, Volume 1, São Paulo 1973.

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