Viscosidade fisica experimental

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  • Publicado : 23 de outubro de 2012
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Resumo:

Nesse trabalho verificaremos após cálculos os valores de determinação do coeficiente de viscosidade dos líquidos (álcool, água, detergente e glicerina), utilizando as técnicas do Viscosímetro de Stokes.

1. Objetivo:

O objetivo do experimento realizado foi determinar a viscosidade de líquidos através do movimento de esferas em seu interior com baixas velocidades.

2. IntroduçãoTeórica:

A viscosidade de um fluido é basicamente uma medida de quanto ela gruda. A água é um fluido com pequena viscosidade. Coisas como detergentes ou xaropes possuem densidades maiores. A viscosidade também depende da temperatura. O óleo de um motor, por exemplo, é muito menos viscoso a temperaturas mais altas do que quando o motor está frio.
Para fluidos que se movem através de tubos, aviscosidade 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 lentamente do 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 própriofluido, 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 a viscosidade de um fluido medindo as forças de arraste entre duas placas.Figura 1 Figura 2

O movimento de um corpo em um meio viscoso é influenciado pela ação de uma força viscosa, Fv, proporcional à velocidade, v, e definida pela relação Fv = bv, conhecida como lei de Stokes. No caso de esferas em velocidades baixas, Fv=6πηrv, sendo r o raio da esfera e η o coeficiente de viscosidade do meio. Se umaesfera de densidade maior que a de um líquido for solta na superfície do mesmo, no instante inicial a velocidade é zero, mas a força resultante acelera a esfera de forma que sua velocidade vai aumentando mas de forma não uniforme. Pode-se verificar que a velocidade aumenta não-uniformemente com o tempo mas atinge um valor limite, que ocorre quando a força resultante for nula.
O viscosímetro deStokes é determinado pelo tempo de queda livre de uma esfera, veja representações a seguir. Importante: os viscosímetros, aplicam-se principalmente a fluidos newtonianos, por medirem a viscosidade indiretamente.

No viscosímetro de Stokes as variáveis: g, D, ρe, ρf e v são, respectivamente, a aceleração da gravidade, o diâmetro da esfera, a densidade da esfera, a densidade do fluido e a velocidadeterminal de queda livre, isto é, a razão entre a distância L e o intervalo de tempo ∆t. Esta relação aplica-se somente para esferas em queda livre em meio infinito com Reynolds menores do que 1.

Esta solução foi obtida analiticamente pela primeira vez em 1851, por Stokes. Ela é considerada um dos grandes sucessos na área de mecânica do fluidos pois prevê, com precisão, o arrasto de uma esfera apartir de fundamentos teóricos. Evidentemente a validade da solução é restrita a escoamentos com ausência de inércia, isto é, para regimes com Reynolds inferiores à unidade.

3. Materiais utilizados:

a) Cronômetro de um celular (é um instrumento que atesta a precisão de um relógio)

b) Paquímetro (é um instrumento utilizado para medir a distância entre dois lados simetricamente opostosem um objeto. Ele apresenta uma precisão menor do que o micrômetro)


c) Trena

d) Tubos com líquidos

e) Esfera

A tabela a seguir indica algumas informações sobre a esfera utilizada:

| Massa | Diâmetro | Volume | Densidade (g/cm³) |
| m(g) | D(cm) | V(cm³) | d= m/V |
Esfera | 67 | 2,545 | V=(4π)/(3*r³)V=4*3,14/3*(1,27)³8,63 | 7,76 |

4. Procedimento...
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