RELATÓRIO DO EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DA GLICERINA

        

GABRIELA BATISTA SILVA 201408059

SARA JÉSSIKA MEDEIROS 201307452

STEPHANNY LIMA MACIEL 201307952

RELATÓRIO DO EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DA GLICERINA

                                     

Goiânia

2016

---

GABRIELA BATISTA SILVA 201408059

SARA JÉSSIKA MEDEIROS 201307452

STEPHANNY LIMA MACIEL 201307952

RELATÓRIO DO EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DA GLICERINA

                                                                     

Relatório apresentado à disciplina Laboratório de Física para Engenharia Elétrica 2 do curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Goiás, ministrada pelo Professor Dr. Giovanni Piacente, para obtenção parcial de nota na disciplina.

                           

                     

           

Goiânia

2016

---

2. Resumo
5. Realizou-se em laboratório um experimento com objetivo de o coeficiente de viscosidade da glicerina. Viscosidade é a medida da resistência de um fluido ao movimento, podendo ser comparada com o atrito em caso de corpos sólidos em contato. Newton analisou o tempo gasto para um objeto atingir o fundo de um recipiente com um certo fluido para determinar a viscosidade desse. Quanto maior o tempo de queda, maior a viscosidade do fluido. O físico e matemático George Gabriel Stokes estudou o mesmo sistema e concluiu que o corpo em queda não deve sofrer aceleração a partir de um certo ponto, uma vez que atuam sobre ele a Força gravitacional ↓, o Empuxo ↑ e a própria viscosidade do líquido, que se anulam, resultando em uma velocidade constante, denominada velocidade terminal, ou velocidade limite. Emprega-se então a Lei de Stokes, a qual define que para corpos esféricos e pequenos, a força de atrito de viscosidade é diretamente proporcional ao raio da esfera, à sua velocidade e ao coeficiente de viscosidade do líquido. A unidade de medida do coeficiente do coeficiente de viscosidade é [(N/m2 )*s]=[(Pa)*s] de acordo com o Sistema Internacional. Utilizou-se de um um tubo de acrílico preenchido com glicerina e esferas de chumbo e foi coletado o tempo que cada esfera gastava para percorrer uma distância fixada. Os dados coletados permitiram, posteriormente, a determinação do coeficiente de viscosidade da glicerina no valor de (1,1772 ± 0,0072)Pa.s por meio de cálculos simples e regressão linear.

Palavras-chave: Coeficiente de viscosidade; Glicerina; Regressão Linear.

1. Introdução

O experimento em questão teve por objetivo determinar o valor da viscosidade da glicerina aferindo-se a variação da velocidade de esferas lançadas no mesmo, a uma certa altura, em função da variação de seus raios.

1. Teoria

A viscosidade é a medida da resistência do fluído ao cisalhamento quando o fluído se move. Ela atua como força dissipativa, atuando contra o movimento do líquido em uma tubulação, ou seja quanto maior o coeficiente de viscosidade, mais difícil será escoá-lo.

O movimento de um corpo em um meio viscoso é influenciado pela ação de uma força viscosa, Fa, proporcional à velocidade, v, conhecida como lei de Stokes, que para uma esfera é dada por:

[pic 1]

Relembrando que:

𝑚 = 𝜌 ∗ 𝑉

𝑉 = 4/ 3 𝜋𝑟 ³

Substituindo F, m e V na primeira equação temos:

𝜌𝑒 ∗ 4/ 3 𝜋𝑟³ ∗ 𝑔 = 𝜌𝑙 ∗ 4/3 𝜋𝑟³∗ 𝑔 + 6𝜋R𝑣

Em que 𝜌𝑒 é a densidade da esfera e 𝜌l é a densidade do fluído e V é o volume do líquido deslocado. Considerando a velocidade a ser utilizada na equação como a velocidade limite, encontramos a equação:

[pic 2]

Da qual isolando η podemos obter o coeficiente de  viscosidade da glicerina.

1. Metodologia experimental

3.1.Materiais utilizados

Para este experimento foram utilizados:

• um tubo de acrílico, preenchido com glicerina (ρl=(1,260±0,058)103 kg/m3) à temperatura ambiente), de cerca de 1 m;
• um conjunto de esferas de chumbo (ρchumbo=(11,340 ± 0,058)g/cm3 de diâmetros diferentes;
• um paquímetro com resolução de 0,05 mm;
• um cronômetro com resolução de 0,01 s;
• uma trena com resolução de 1 mm.

3.2.Procedimento experimental

O primeiro passo consistiu em determinar a altura a partir da qual podia-se considerar que as esferas se movimentavam com velocidade constante. Para isso, procedeu-se da seguinte forma:

1. selecionou-se as esferas de raio maior;

2. com a ajuda da trena foram fixados alguns pontos sobre o tubo de acrílico (um ponto a cada 10 cm);

3. mediu-se com o cronômetro os intervalos de tempo necessários para que a pequena esfera de raio maior percorresse a distância entre o primeiro e o último ponto, entre o segundo e o último ponto, etc…;

4. calculou-se a velocidade média correspondente a cada intervalo de tempo. Obervou-se que a partir de certos pontos o valor fica constante dentro da margem das incertezas. Para as esferas de raio menor é suficiente medir o intervalo de tempo entre o ponto mais alto determinado na passagem anterior e o ponto mais baixo marcado no tubo.