Experimentos lab. materiais da construção civil

1. Introdução

Segundo o dicionário viscosidade é entendida como “A resistência que um fluido apresenta ao escoamento, ocasionada pelo movimento relativo entre suas partes; atrito que ocorre no interior de um fluido.”

Sendo assim, a viscosidade presente em um fluido é a resistência aos movimentos de partes sólidas nelas inseridas.

Dado certa temperatura, líquidos e gases, apresentam sua capacidade de escoar, manifestam assim, sua característica viscosa, diferentemente dos sólidos que quando submetidos a tensões se deformam.

A viscosidade de um fluido pode ser determinada de diferentes formas, uma delas é o viscosímetro de Stokes, que se baseia na velocidade e tempo de queda de uma esfera em um determinado fluido.

O viscosímetro de Stokes, é um tubo de vidro contendo o líquido que desejamos determinar sua viscosidade, no caso o fluido é a glicerina e o óleo de soja. No tubo, anota uma altura pré-determinada, e deixa-se cair a esfera de diâmetro conhecido, no interior do fluido. Tendo a distância percorrida pela esfera e seu tempo de queda, é possível determinar sua velocidade. Enquanto a esfera desce pelo fluido é submetida as forças de empuxo (E), peso (P) e a resistência ocasionada pelo fluido a esfera (Fv).

tendo em consideração esses conceitos podemos determinar a viscosidade absoluta de um fluido.

2. Objetivos

Analisar o tempo que esferas metálicas percorrem em um fluido viscoso e determinar sua viscosidade.

3. Detalhes do Experimento

Materiais utilizados no experimento:

01 Tubo de vidro;

01 Haste vertical com escala graduada, fixada no tubo de vidro;

Conjunto de esferas (bolinhas) de aço com diâmetros variados;

Glicerina;

Óleo;

Cronometro digital;

Gelo.

Em um primeiro ensaio utilizamos glicerina e óleo para realizar o ensaio, anotamos os dados para comparar com um segundo ensaio, para observar possíveis diferenças entre os resultados, o ensaio consiste em soltar 5 esferas metálicas sobre os líquidos e observar o tempo decorrido desde o ato de soltar até a esfera chegar ao fundo do tubo de vidro. Para o cálculo da viscosidade, se faz necessário primeiro calcular a massa especifica da esfera, a massa especifica dos fluídos, que é dada através da equação:

Pe=M/V (1)

Onde:

𝑃𝑒 é a massa específica (Unid SI.: kg/m³).

𝑚 é a massa (Unid SI.: kg).

𝑉 é o volume da esfera (Unid SI.: m³).

𝑉 = 4/3 x π × R³ (2)

Onde:

𝑉 é o volume da esfera (Unid SI.: m³).

𝑅 é o raio da esfera (Unid SI.: m).

Após obter esses dados a viscosidade será calculada na seguinte equação:

μ = 2 × g × R^2 ((Pe-Pf)/(9 x Pf)) (3)

Onde:

𝜇 Coeficiente de Viscosidade, Viscosidade Absoluta ou Viscosidade Dinâmica (Unid SI.: Pa.s = N.s/m = kg/(m.s)).

𝑔 é a aceleração da gravidade (Unid SI.: m/s²).

𝑃𝑒 é a massa específica da esfera (Unid SI.: kg/m³).

𝑃𝑓 é a massa específica do fluído (Unid SI.: kg/m³).

𝑅 é raio da esfera (Unid SI.; m).

𝜈𝑓 é a velocidade no fluído (Unid SI.; m/s).

Para o segundo ensaio foi estabelecida a temperatura ambiente em 28ºC para o início do experimento.

No primeiro momento utilizamos o tubo de vidro com 160mL de glicerina em um recipiente com gelo para que houvesse a redução na temperatura até 18ºC (temperatura apropriada), porém, ao checar com o termômetro, não foi possível atingir essa temperatura e chegamos a 26ºC.

No segundo momento utilizamos a trena para medir em centímetros a distância que as esferas metálicas iriam percorrer. Essa distância teve a medida de 59cm. Após a medição soltamos a esfera sobre a glicerina e com o cronômetro anotamos o tempo decorrido para que