Laboratorio de mecanica dos fluidos

laboratório mecânica dos fluidos e hidráulica

VISCOSÍMETRO DE STOKES

1-Objetivo

Determinar a viscosidade absoluta de fluidos, através da descida de uma esfera em um tubo vertical, contendo o fluido em análise.

2-Base Teórica

A viscosidade dinâmica ou simplesmente viscosidade é o coeficiente de atrito interno entre as várias camadas de um fluído em movimento relativo.O movimento de um corpo em um meio viscoso é influenciado pela ação de uma força viscosa, proporcional à velocidade, conhecida como lei de Stokes. No caso de esferas em velocidades baixas, essa força viscosa (força de arraste), em módulo, é expressa pela equação  Fv = 6πηrv, sendo r o raio da esfera e η o coeficiente de viscosidade do meio. Se uma esfera de densidade maior que a de um líquido for solta na superfície do mesmo, no instante inicial a velocidade é zero, mas a força resultante acelera a esfera de forma que sua velocidade vai aumentando, mas de forma não uniforme. Pode-se verificar que a velocidade aumenta não - uniformemente com o tempo, mas atinge um valor limite, que ocorre quando a força resultante for nula. A partir desse instante a esfera descreve um movimento retilíneo a velocidade constante. As três forças que atuam sobre a esfera são, além da força viscosa, o peso da esfera, P, e o empuxo.

3-Equipamentos

Para a realização da experiência, foram necessários três equipamentos: cronômetro, Becker e o aparelho HD 87- conjunto de descargas livres, que é um reservatório vertical de acrílico para demonstração longitudinal de jato de água, em relação à pressão estática e o potencial de um fluido líquido conforme a vazão de uma coluna de água, utilizando variados tipos bocais de 6, 8, 10,12 e 16 mm. Neste equipamento pode-se verificar o alcance do jato em três alturas distintas e é representado por escala centimétrica.

No dia em que foi realizado o experimento, a bomba d água não foi utilizada por conta de problemas na distribuição de energia no laboratório, limitando a possibilidade de total aproveitamento do aparelho. Assim, a experiência foi realizada apenas com os bocais de 6 mm e 12 mm,por conta da dificuldade em estabilizar a altura da coluna de água,para ter a mesma vazão de entrada e saída.

4-Material Necessário

*Cronômetro

*Becker

*Aparelho HD 87-Conjunto de Descargas Livres

*Fluido (água)

*Bocais de 6 mm e 12 mm

*Mangueira

5-Procedimentos

Iniciou-se o procedimento, com o método por volume, estabilizando a altura da coluna de água e instalando o bocal de 6 mm no aparelho. Com a utilização do Becker, foram coletadas três amostras e consequentemente cronometrado o tempo para coleta do fluido.Já para o método da velocidade,foram utilizados os bocais de 6 mm e 12 mm. Para cada medida de orifício, anotou-se a altura inicial e final da coluna d´água e sua área e o tempo em que o fluido foi escoado, por três vezes, como no primeiro método. Para o bocal de 12 mm, os valores obtidos não representa o melhor, por conta da dificuldade de estabilização do fluido na coluna d’água com a utilização da mangueira.

Fórmulas Utilizadas

*Método por Volume: Q=V/t

*Método da Velocidade: Q=v*A;

                                     v= (hf-ho) /t

6-Resultados

Método do Volume

Bocal de 6 mm

Dados	1ª coleta	2ª coleta	3ª coleta
volume (cm³)	550	540	560
tempo(segundos)	7,6	6,6	8,6
Vazão(Q)cm³/s	72,4	81,8	65,11

Método da Velocidade

Bocal de 6 mm

Dados	1ª coleta	2ª coleta	3ª coleta
altura inicial (ho)cm	810	740	670
altura final (hf)cm	740	670	600
tempo (segundos)	121	255	405
velocidade cm/s	0,58	0,30	0,17
área orifício (cm²)	28,3	28,3	28,3
Vazão(Q)cm³/s	16,4	8,49	4,81