Interferômetro de Stokes

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ[pic 1]

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS

DCET

FORÇA DE ARRASTO NUM FLUIDO: VISCOSÍMETRO DE STOKES

                    EDIVALDO SANTOS (2011116180)

                                       FÁBIO JOSÉ DA SILVA SANTOS (201411405)

                                            JOELMA PEREIRA DE GARCÊZ (201210199)

ILHÉS BA

2018

                          EDIVALDO SANTOS (2011116180)

 FÁBIO JOSÉ DA SILVA SANTOS (201411405)

JOELMA PEREIRA DE GARCÊZ (201210199)

FORÇA DE ARRASTO NUM FLUIDO: VISCOSÍMETRO DE STOKES

Trabalho apresentado como parte dos critérios de avaliação da disciplina CET 172 LABORATÓRIO DE FÍSICA II. Turma TO2. Dia da execução do experimento: 19/04/2018.

Professora: Priscila Lima Rezende

ILHÉUS – BA

2018

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO        04

2 OBJETIVO        05

3 MATERIAIS E MÉTODOS        05

3.1 Materiais        05

3.2 Métodos        06

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO        06

4.1 1º arranjo        07

4.2 2º arranjo        08

5 CONCLUSÃO        16

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        17

1 INTRUDUÇÃO

 Viscosidade é uma propriedade dos líquidos, ou de uma solução, associada com a sua fluidez. Quando mais viscoso seja o líquido quanto menos ele flui. Isto se deve a relação com as forças intermoleculares que quanto maiores forem mais unidas permanecem as moléculas, impedindo que fluam facilmente (atrito entre as moléculas no fluido), assim os fluidos com moléculas maiores, terão viscosidades mais altas.

Quando um fluido ideal de viscosidade nula escoa por uma esfera, as linhas de correntes formam uma figura perfeitamente simétrica, em torno da esfera, conforme mostra a figura 1:

[pic 2]

Figura 1 – Representação das linhas de correntes perfeitamente simétricas, em torno da esfera.

Desta forma, a viscosidade pode ser definida como o atrito interno de um fluido, onde as moléculas se enredam umas as outras, impedindo o movimento. Por conta disto, é necessária uma força para fazer deslizar o fluido. Quando em um fluido viscoso, um corpo (esfera) encontrar-se em movimento, haverá uma força de arrastamento agindo sobre ele no sentido contrario ao da velocidade do corpo, conforme demostra a figura 2:

[pic 3]

Figura 2 – Demonstra o sentido das forças atuantes sobre o corpo, {empuxo (E), força peso(mg), e força de arrasto(Fr)}.

Quando, a partir do repouso, uma esfera de aço, de volume (V), diâmetro (D), e densidade(d) conhecidos, é solta dentro de um tubo contendo um liquido qualquer a ser estudado, a partir de certo momento, sua velocidade passa a ser constante, devido uma força resultante atuando sobre a esfera, ou seja, a força peso (P)entra em equilíbrio com a força de empuxo (E) e com a força de arrasto(), relacionada com a dificuldade da esfera em fluir pelo meio liquido (Figura 2). Podemos escrever essa situação de equilíbrio:[pic 4]

                                                              (01)[pic 5]

           Onde, o empuxo é dado por:

                                                                      (02)[pic 6]

     Onde  é a densidade da esfera de aço maior. Sendo a aceleração da gravidade dada por (9,81 ± 0,05) m/s²[pic 7][pic 8]

2 OBJETIVO

O objetivo desse experimento é utilizar um viscosímetro de Stokes, paradeterminar experimentalmente o coeficiente de viscosidade de um fluido.

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Materiais

- Viscosímetro de Stokes, constituído de: painel sustentador vertical graduado; fixadores e mufas de encaixe; tubo de vidro longo vertical; liquido a ser analisado;

- Régua;

- Cronômetro digital multifuncional;

- Esferas de aço;

- Balança digital;

- Imã;

- Micrômetro.

3.2 Métodos

- No viscosímetro de Stokes, com o primeiro sensor já posicionado imediatamente abaixo do nível do líquido a ser estudado no tubo, e o demais sensores também já posicionados ao longo do tubo, mediu-se, com ajuda de uma régua, a distancia entre o primeiro sensor e os demais por quatro vezes;

- Escolheu-se uma esferade aço da qual foi medido odiâmetro por quatro vezes, com o auxílio de um micrometro;

- Também com o micrometro, mediu-se o diâmetro interno do tubo por quatro vezes;

- Abandonou-se a esfera no topo do tubo para que o tempo de queda da esfera entre o primeiro sensor e os demais fosse medido por quatro vezes.

- Manteve-se a posição do primeiro sensor e os demais foram reposicionados considerando o ponto mais baixo do tubo, e assim foram coletadas novas medidas de h.

- Repetiu-se todo o procedimento acima parauma esfera de tamanho diferente.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

     As tabelas abaixoapresentam os dados colhidos no experimento que são necessários para determinar o coeficiente e viscosidade do fluido analisado, assim como os cálculos:

→Do valor médio, que é dado pela equação:            x̄ =                          (03)                                              Onde x̄ é o valor médio, N é o número de medidas realizadas e [pic 11] é o valor da [pic 12]i-ésima medida.[pic 9][pic 10]

→ Do desvio padrão, de acordo com a equação:  σ =           (04)    [pic 13]

Onde  é a i-ésima medida da grandeza x, N é o número total de medidas e x̄ é a média da grandeza x. [pic 14]

→ Do desvio padrão do valor médio, através da equação:  =                      (05)[pic 15][pic 16][pic 17]