A Definição de Viscosidade

Definição de viscosidade

 

        Viscosidade é a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento. Em outras palavras, é a propriedade associada à resistência que um fluido oferece à deformação por cisalhamento, tipo de tensão gerado por forças aplicadas em sentidos opostos, porém, em direções semelhantes no material analisado. Pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido às interações intermoleculares, sendo geralmente em função da temperatura, exemplo do óleo de motor, em temperaturas mais alta sua viscosidade é menor do que em altas temperaturas. É comum sua percepção estar relacionada à “grossura”, ou resistência ao despejamento. Viscosidade descreve a resistência interna do material para fluir e deve ser entendida como a medida do atrito do fluido. Desta forma intende-se que a água é um líquido menos viscoso; este material tem uma baixa viscosidade, enquanto óleo é mais viscoso, com uma alta viscosidade.

Experiencia das duas placas

        Considera um fluido em repouso sobre duas placas planas, supondo que a placa superior em um dado instante passe a se movimentar sob uma força tangencial. As tensões de cisalhamento agirão em todas as camadas fluidas e evidentemente naquela junta a placa superior dando origem a uma força oposta ao movimento da placa superior.“Fluido é uma substância que se deforma continuamente, quando submetido a uma força tangencial constante, não atinge uma nova configuração de equilíbrio estático” (Brunetti, p.2).

[pic 1]

        Na experiência das duas placas observa-se que após um intervalo de tempo (dt) a placa superior adquire uma velocidade constante. Pode-se afirmar que a somatória das forças na placa móvel é igual a zero, portanto surge uma força de mesma intensidade, mesma direção, porém sentido contrário a Força tangencial.

Tensão de cisalhamento

        A tensão de cisalhamento t é definida como sendo a força F que, aplicada a uma área A da interface entre a superfície móvel e o líquido abaixo, provoca um fluxo na primeira camada de líquido e esta, na segunda, etc. Esta superfície pode ser um plano, a parede de um tubo ou outras. Adquiriu assim a fórmula:

τ = Ft / A

        Dado suas medidas de força tangencial (Ft) em N e area (A) em m2 e a tensão cisalhante em Pa (pascal). A tensão de cisalhamento causa no líquido um fluxo. Uma máxima velocidade de fluxo (V max) aparecerá na camada em contato com a superfície em movimento. A velocidade cai camada a camada conforme se atinjam camadas mais afastadas daquela em contato direto com a superfície em movimento até uma velocidade mínima (V mín) próxima de zero, na camada em contato com a superfície estacionária. A velocidade das camadas varia infinitesimalmente de V máx a V mín com a altura (h) entre as superfícies em movimento. taxa de cisalhamento é a medida de o quanto as camadas do fluido “escorregam” umas sobre as outras. Quando temos menos camadas para uma mesma deformação DL, temos um maior escorregamento entre as camadas e, portanto, uma maior taxa de cisalhamento.

Lei de newton da viscosidade

        A lei básica da viscosimetria foi deduzida por Isaac Newton e partiu da verificação experimental de que, para alguns fluidos, a relação entre a taxa de cisalhamento e a tensão de cisalhamento de uma amostra sob fluxo era uma constante para cada um destes fluidos, ou seja, para se obter uma mesma taxa de cisalhamento, para cada fluido era necessária uma diferente tensão de cisalhamento devido à diferente resistência de cada líquido à taxa de cisalhamento imposta. A esta resistência, que relaciona taxa de cisalhamento e tensão de cisalhamento deu-se o nome de viscosidade. A tensão de cisalhamento é diretamente proporcional ao gradiente de velocidade

Sendo assim temos que:[pic 2]

τ α dv / dy

        Onde a variação da velocidade é infinitamente proporcional a direção y, quando eu aumento minha direção y altera minha velocidade, quanto maior a distância da minha placa inferior maior a velocidade de escoamento. Um fluido Newtoniano é aquele em que a viscosidade se mantém constante com a variação da taxa de cisalhamento descrito na fórmula acima. Todos os fluidos que não apresentem o comportamento ideal descrito como Newtoniano são chamados de Não-Newtonianos, ex do asfalto que forma bordas na rua, isso mostra o fluido se escoando com a pressão exercida pelos carros.