Forcça viscosa

Resumo No dia 25 de abril de 2013 estudamos sobre força viscosa. Para tal estudo apreendemos a teoria e fizemos um experimento com uma esfera metálica inserida em meio viscoso.
Objetivo
Este estudo foi feito com objetivo de interpretar, compreender e colocar a prova os conhecimentos de força viscosa que temos como verdadeiro até o presente momento.
Introdução Teórica O movimento de um corpo em um meio viscoso é influenciado pela ação de uma força viscosa, Fv, proporcional à velocidade, v, elevada á constante do meio viscoso, n, e definida pela relação Fv = b(v^n), 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 uma esfera 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. As três forças que atuam sobre a esfera estão representadas na Fig. 1 e são, além da força viscosa, o peso da esfera, P, e o empuxo, E. Igualando a resultante dessas três forças a zero, obtém se a velocidade limite, vL: vL = (2/9) [(ρ - ρ’)/η] g r2 Onde ρ e ρ’ são as densidades da esfera e do meio, respectivamente, e g é a aceleração da gravidade (9,81 cm s-2).

Figura 1. Forças que atuam numa esfera num meio viscoso
Parte Experimental Para realizar o experimento utilizamos um plano inclinado, um tubo, uma esfera metálica e um imã. O tubo foi preenchido com uma solução de água e glicerina. Veja a imagem do equipamento.

Figura 2. Equipamento utilizado no experimento. Com a finalidade de marca o tempo que a esfera demora para percorrer uma determinada distância em meio viscoso, fizemos os seguintes procedimentos: - Ajustamos o ângulo do plano