Viscosidade da água

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Discussão sobre os resultados obtidos no experimento de viscosidade

Relatório de Física Geral e Experimental II





Sumário
Viscosidade 2
Lei de Poiseuille 3
Regime Turbulento e Regime Laminar 3
Coeficiente de Reynolds 4
O Experimento 4
Análise dos dados 5
Calculo de perda de energia ao longo do tubinho 7
Para um regime laminar: 9
Para um regime turbulento: 9Considerações Finais 10
Referências Bibliográficas 10


Abordagem Teórica
Viscosidade

A viscosidade é uma propriedade característica dos líquidos e gases reais e newtonianos que se caracteriza pela medida da resistência ao escoamento que um fluído oferece quando se encontra sujeito a um esforço tangencial.
Fluidos reais, como o ar, água, óleo, sangue, shampoo, não obedecem perfeitamente àequação de Bernoulli. Situações reais, como o efeito da tensão superficial, e da viscosidade, não podem ser descritos com a equação de Bernoulli.
A viscosidade de um fluido é basicamente uma medida de quanto ela gruda. A água é um fluido com pequena viscosidade. Coisas como shampoo ou xaropes possuem densidades maiores. A viscosidade também depende da temperatura. O óleo de um motor, porexemplo, é muito menos viscoso a temperaturas mais altas do que quando o motor está frio.
Para fluidos que se movem através de tubos, a viscosidade leva a uma força resistiva. Esta resistência pode ser imaginada como uma força de atrito agindo entre as partes de um fluido que estão se movendo a velocidades diferentes. O fluido muito perto das paredes do tubo, por exemplo, se move muito mais lentamentedo que o fluido no centro do mesmo.
O fluido em um tubo sofre forças de atrito. Existe atrito com as paredes do tubo, e com o próprio fluido, convertendo parte da energia cinética em calor. As forças de atrito que impedem as diferentes camadas do fluido de escorregar entre si são chamadas de viscosidade. A viscosidade é uma medida da resistência de movimento do fluido. Podemos medir aviscosidade de um fluido medindo as forças de arraste entre duas placas.

Lei de Poiseuille

Lei formulada pelo médico e físico francês Jean Louis Marie Poiseuille que relaciona o caudal Q de um tubo cilíndrico transportando um líquido viscoso com o raio R, comprimento l, pressão P e coeficiente de viscosidade η:

Regime Turbulento e Regime Laminar

Alguns poucos problemas de mecânica dos fluidospodem ser resolvidos desprezando-se os efeitos da viscosidade; os fluxos nestes casos são chamados fluxos não viscosos. Na maioria dos casos, entretanto, a viscosidade deve ser levada em conta, mesmo seu valor sendo muito pequeno. Fluxos viscosos podem ser divididos em três tipos: fluxo laminar, fluxo turbulento. No primeiro caso, as partículas do fluido movem-se todas à mesma velocidade e numaúnica direção; as partículas movem-se, assim, em camadas, ou lâminas. No segundo caso, a velocidade das partículas sofre flutuações aleatórias em todas as direções.
Os fluxos também podem ser classificados em compressíveis e incompressíveis. Líquidos são sempre considerados como incompressíveis, a não ser quando a pressão aplicada é muito alta; neste caso, o líquido apresenta propriedadeselásticas que devem ser levadas em conta. Gases são geralmente considerados fluidos compressíveis; contudo, quando a velocidade do fluxo é muito inferior à velocidade do som (o que se chama regime subsônico), as propriedades elásticas dos gases podem ser desprezadas e o fluxo ser considerado incompressível.
Finalmente, um fluxo pode ser classificado também como fluxo interno, quando confinado em umduto, ou como fluxo externo, em caso contrário. Exemplos de fluxo externo são o escoamento de água em um rio ou de ar em torno de uma asa de avião. Um caso especial de fluxo interno é o fluxo em canal aberto, que ocorre em duto não completamente cheio do fluido em questão; caso contrário, o fluxo é chamado de fluxo de duto forçado.
Coeficiente de Reynolds

Para que possamos saber se um regime...
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