LEI DE STOKES – CÁLCULO DA VISCOSIDADE ABSOLUTA

Daniel de Sousa Andrade

LEI DE STOKES – CÁLCULO DA VISCOSIDADE ABSOLUTA

 

IMPERATRIZ-MA

2017

Daniel de Sousa Andrade

Engenharia de Alimentos, Turma 01, 3º Período.

LEI DE STOKES – CÁLCULO DA VISCOSIDADE ABSOLUTA

Relatório para obtenção de nota do 3º período, referente à disciplina de Física Experimental II.

Professor: Dr. Pedro de Freitas Façanha Filho.

Professor Estagiário: Ronaldo Silva.

IMPERATRIZ-MA

2017

SUMÁRIO

1. Objetivos ........................................................................................................04

2. Fundamentação Teórica.................................................................................04

3. Material utilizado.............................................................................................05

4. Montagem e Procedimentos...........................................................................05

5. Análise e Explicação.......................................................................................06
8. Considerações Finais.....................................................................................09

Referências........................................................................................................10

LEI DE STOKES – CÁLCULO DA VISCOSIDADE ABSOLUTA

1 OBJETIVO

Entender a viscosidade e determinar experimentalmente o coeficiente de viscosidade de um fluido.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

        Neste experimento iremos estudar sobre a viscosidade de um fluído, suas características e como realizar o seu cálculo. “A viscosidade é o atrito interno em um fluido. As forças da viscosidade se opõem ao movimento de uma parte do fluido em relação à outra.” (SEARS, 2008)

        A viscosidade dinâmica (também conhecida por viscosidade absoluta) é dada em termos da força requerida para mover uma unidade de área a uma unidade de distância.

        O esquema abaixo exemplifica as forças presentes em um sistema onde há a viscosidade:                                                                                                                                                                                                                                 [pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

  [pic 5][pic 6][pic 7]

Imagem 01 – Sistema com fluído e objeto

        No sistema observa-se a presença de três forças, o empuxo, a força de arrasto e o peso. Logo a força resultante do sitema será expressa por:

Fres = P –E – Fd (I)

Quando a Força resultante for igual a 0, teremos a velocidade terminal.

Fres = P –E – Fd
Fres = 0
P –E = Fd (II)

        A força de arrasto é definida pela seguinte expressão:

Fd = 3πhdv (III)

        Substituindo (III) em (II), e utilizando a relação P = m*g, teremos:

me*g – ml*g = 3πhdv (IV)

onde:
me – Massa da esfera, ml = massa do líquido, h = viscosidade, dv = variação de velocidade.

Como a massa é igual ao produto da densidade pelo volume, e o volume da esfera é igual a 4/3 * π*r³, obtém-se:

ρe*4/3*π*r³ – ρl*4/3*π*r³ = 3πhdv (V)

        Isolando h (valor da viscosidade):

h = 2*r²*( ρe- ρl) / 9*Vt (Contipoise – cP ou Poise – P) (VI)

Onde:
ρl – densidade do liquido
ρe – densidade da esfera
h - viscosidade
d – diâmetro

        Essa fórmula será utilizada para que seja encontrado o valor da viscosidade na prática realizada. Ela é denominada Lei de Stokes.

3 MATERIAL UTILIZADO

• Conjunto para queda em meio viscoso;
• Corpos de prova esféricos;
• Cronômetro;
• Detergente de líquido incolor;
• Paquímetro;
• Tubo.

4 MONTAGEM E PROCEDIMENTO

O sistema foi montado com os equipamentos mostrados em imagem abaixo:

[pic 8] [pic 9]
Imagem 01- Corpos de prova esféricos e conjunto para queda em meio viscoso.

        Primeiramente foram-se medidos os diâmetros dos corpos de prova esféricos, tal aferição foi possível com o auxílio de um paquímetro. Em seguida foi adicionou-se no tubo o detergente incolor a ser utilizado na realização da prática.

        Para realizar a prática, tivemos três momentos. No primeiro momento após ser adicionado detergente ao tubo foi adicionado nele o primeiro corpo de prova, no decorrer do seu deslocamento no interior do tubo foi aferida sua velocidade, variável que ajudará no cálculo da viscosidade absoluta do detergente. No segundo momento após, após ser retirado do interior do tubo o primeiro corpo de prova, foi adicionado nele o segundo corpo de prova, no decorrer do seu deslocamento no interior do tubo foi aferida sua velocidade, variável que ajudará no cálculo da viscosidade absoluta do detergente. No terceiro momento após, após ser retirado do interior do tubo o segundo corpo de prova, foi adicionado nele o terceiro corpo de prova, no decorrer do seu deslocamento no interior do tubo foi aferida sua velocidade, variável que ajudará no cálculo da viscosidade absoluta do detergente.