A DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE NEWTONIANA PELA LEI DE STOKES

INSTITUTO FEDERAL DE ALAGOAS CAMPUS PALMEIRA DOS ÍNDIOS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

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RELATÓRIO – FENÔMENOS DE TRANSPORTE

PALMEIRA DOS ÍNDIOS - AL

2018

ALAN PEDRO DUARTE FERREIRA ÁLVARO MELLO LIMA ELIAS MATHEUS DUARTE BEZERRA EVERTON ALBERTO BARBOSA FERREIRA GILSON DOS SANTOS LEITE

RELATÓRIO – DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE NEWTONIANA PELA LEI DE STOKES

Trabalho        acadêmico        apresentado        como

requisito        parcial        avaliativo        à        disciplina

Fenômenos  de  Transporte  ofertada  pelo

curso        de        Engenharia        Civil        do        Instituto

Federal de Alagoas, Campus Palmeira dos

Índios, ministrada pela Profª Ma. Tainara

Ramos.

PALMEIRA DO ÍNDIOS - AL

2018

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO E OBJETIVOS        Erro! Indicador não definido.

1. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO        2

2. DEDUÇÃO DA EQUAÇÃO EMPREGADA PARA O CÁLCULO DA VISCOSIDADE

DINÂMICA        4

3. TABELA DE RESULTADOS EXPERIMENTAIS        6

4. MEMORIAL DE CÁLCULOS E INCERTEZA DE MEDIÇÕES        7

5. RESULTADOS TABELADOS        8

6. REFERÊNCIAS        10

INTRODUÇÃO E OBJETIVOS

Segundo Brunetti (2015), a Mecânica dos Fluidos é “a ciência que estuda o comportamento físico dos fluidos, assim como as leis que regem esse comportamento”. As aplicações e contribuições dessa ciência na engenharia são inúmeras: aerodinâmica, automobilística, operações marítimas, construção civil, entre outras.

Os conceitos iniciais fundamentais estão basicamente relacionados às propriedades dos fluidos. Pode-se classificar as propriedades como extensivas e intensivas sendo, respectivamente, propriedades que dependem da massa do corpo que está sendo analisada e propriedades que não dependem, como por exemplo a densidade. Além disso, também é possível classificar os fluidos como newtonianos e não-newtonianos, sendo newtonianos os fluidos que obedecem a Lei de Newton da Viscosidade que será abordada mais adiante.

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Fonte: Agitadores G&G

Dentro do campo das propriedades intensivas, pode-se destacar uma propriedade muito curiosa: a viscosidade. Essa propriedade pode ser classificada em dinâmica e cinemática. A viscosidade dinâmica pode ser entendida como a resistência que o fluido apresenta ao escoamento quando alguma força (além da gravitacional) está sendo aplicada sobre ele. Similarmente, a viscosidade cinemática consiste na resistência (inerente) do fluido de resistir ao escoamento, entretanto, quando somente a força gravitacional atua sobre ele.

O experimento realizado teve como principais objetivos determinar a viscosidade do fluido experimentalmente, com auxílio da velocidade em que ele percorre determinada distância, calculada através do tempo que foi medido. Além disso, encontrar uma equação para a viscosidade por meio da Lei de Stokes.

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1. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO

O experimento de determinação da viscosidade de fluidos newtonianos pela Lei de Stokes, foi realizado no dia 05 de outubro de 2018, no laboratório de hidráulica do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas (IFAL) - Campus Palmeira dos Índios, com o seguinte aparato experimental:

• Erlenmeyer ou Béquer;

• Balança;

• Esferas (bolinhas de gude);

• Glicerina bidestilada;

• Paquímetro;

• Fita métrica / régua / trena;

• Termômetro / termopar.

Inicialmente, preencheu-se uma proveta milimetrada de vidro com o fluido até a marcação desejada de 600 mL. Logo após, foram devidamente lavadas com água destilada e separadas a fim de tomar suas devidas medidas de massa e diâmetro, respectivamente, com auxílio de uma balança analítica de precisão e um paquímetro.

A execução do experimento iniciou-se inserindo a esfera de maior diâmetro na proveta com o auxílio de um ímã a partir da marcação de 600mm. Em seguida, concomitantemente soltou-se a esfera (a partir da demarcação) e deu-se início a marcação do tempo através de um cronômetro. Anotou-se o tempo que a esfera levou para percorrer o intervalo de 400mm e repetiu-se o processo 10 (dez) vezes consecutivas. O mesmo procedimento foi feito para a esfera de menor diâmetro.

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Os dados obtidos no decorrer dos experimentos foram utilizados para preencher um quadro característico, como a seguir:

Quadro 1: Quadro utilizado como parâmetro.

Fonte: Autor (2018).

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1. DEDUÇÃO DA EQUAÇÃO EMPREGADA PARA O CÁLCULO DA VISCOSIDADE DINÂMICA

Segundo Munson, Young e Okiishi (2004), a viscosidade pode ser entendida como uma propriedade adicional para descrever a "fluidez" das substâncias e utiliza o experimento das barras paralelas para deduzir a Lei de Newton da viscosidade. É importante ressaltar que os fluidos que trabalhamos são considerados Newtonianos, portanto, essa é uma das primeiras condições que serão feitas. Por meio dessa condição, considera-se que a partir de um certo momento, a velocidade de queda da esfera torna-se constante. A partir desse instante, teremos a seguinte condição de equilíbrio:

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