UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIANÚCLEO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL RELATÓRIO DE PRÁTICA LABORATORIAL PARA OBTENÇÃO DA VISCOSIDADE DE FLUIDOS PELO MÉTODO DE STOKES Gustavo C. Leal Laboratório de Mecânica dos Fluidos Prof. Ms. Janduir Silva de Freitas Filho Porto Velho, 13 de Março de 2015 π. mas a força resultante acelera a esfera de forma que sua velocidade vai aumentando.uniformemente com o tempo. mas de forma não uniforme. heos. a viscosidade dos diferentes materiais fluidos é usada como parâmetro importante que os caracterizam molecularmente. A viscosidade de um fluido pode ser determinada de diferentes formas. mas atinge um valor limite. peso (P) e resistência imposta pelo fluido à esfera (Fv). Fv = 6. O movimento de um corpo em um meio viscoso é influenciado pela ação da força viscosa. e deixa-se cair uma esfera. e o estudo do escoamento ou deformação dos fluidos.1. A grandeza física relacionada à força de resistência ao movimento de um fluido é denominada viscosidade. no interior do fluido.v. Provido de uma colher. Para substâncias de constituição molecular simples. sob efeito da pressão. Fv. Independentemente de sua constituição. Porém.r. como polímeros e biopolímeros. sendo r o raio da esfera e η o coeficiente de viscosidade do meio. ou mesmos grãos de matéria sólida. Viscosidade é uma grandeza física frequentemente associada às propriedades dinâmicas dos fluidos. termo que vem do grego. como a de um funil. é possível determinar sua velocidade. proporcional à velocidade. A partir desse instante a esfera descreve um movimento retilíneo a . Pode-se verificar que a velocidade aumenta não . Tendo a distância percorrida pela esfera e seu tempo de queda. no instante inicial a velocidade é zero. forma abordada na realização do experimento. por exemplo. O viscosímetro de Stokes. acomodados em diferentes recipientes. é um tubo de vidro contendo o líquido que desejamos determinar sua viscosidade. Ou ainda você pode verificar com eles escoam com dificuldades diferentes por uma pequena abertura. a viscosidade pode variar em função de outros parâmetros. material plásticos.v. “ciência”. óleo de cozinha e mel. a viscosidade é uma característica do fluido que depende da temperatura. e definida pela relação Fv=b. mas não depende da velocidade de escoamento. nos quais se incluem gases. v. conhecida como lei de Stokes. líquidos. Enquanto a esfera cai pelo fluido ele é submetida às forças de empuxo (E).η. marca-se uma altura prédeterminada. vapores. e em aplicações típicas. que se baseia na velocidade e tempo de queda de uma esfera em um determinado fluido. denomina-se Reologia. e assim é de interesse tanto em ambientes científicos como tecnológicos. além da temperatura. No caso de esferas em velocidades baixas. significando “escoamento” e logos. uma delas é pelo viscosímetro de Stokes. INTRODUÇÃO Considere diferentes fluidos como água. de diâmetro conhecido. como pressão e velocidade de escoamento e mesmo o tempo. Nesse tubo. para fluidos constituídos de moléculas mais complexas. Se uma esfera de densidade maior que a de um líquido for solta na superfície do mesmo. você pode facilmente verificar que cada um deles oferece diferente resistência ao movimento da colher em seu interior. que ocorre quando a força resultante for nula. Para levar este efeito em conta. Figura 1 – Vetores das forças atuantes durante o movimento da esfera. a esfera ao deslocar-se pelo fluido causa um movimento que afeta a força viscosa. . ρe a densidade da esfera e ρf a densidade do fluido. As três forças que atuam sobre a esfera estão representadas graficamente abaixo. Como as dimensões transversais do tubo que contém o fluido não são infinitas.velocidade constante. 𝑃 = 𝐹𝑣 + 𝐸 → 𝐹𝑣 = 𝑃 − 𝐸 6𝜋𝜂𝑟𝑣 = 𝜌𝑐 𝑉𝑒 𝑔 − 𝜌𝑓 𝑉𝑓 𝑔 𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑉𝑒 = 𝑉𝑓 4 4 6𝜋𝜂𝑟𝑣 = ( ) 𝜋𝑟 3 𝜌𝑒 𝑔 − ( ) 𝜋𝑟 3 𝜌𝑓 𝑔 3 3 2 𝑣 = ( )[(𝜌𝑒 − 𝜌𝑓 )/𝜂]𝑟 2 𝑔 9 2 ∗ 𝑔 ∗ 𝑟 2 ∗ (𝜌𝑒 − 𝜌𝑓 ) 𝜂= 9∗𝑣 Onde v é a velocidade limite. Tendo em consideração esses conceitos pode-se então determinar a viscosidade absoluta de um fluido.4( )] 𝑣 𝑅 2 ∗ 𝑔 ∗ 𝑟 2 ∗ (𝜌𝑒 − 𝜌𝑓 ) 𝜂= 9 ∗ 𝑣𝑐𝑜𝑟𝑟 Onde R é o raio do tubo e v=L/t. é necessário introduzir a chamada correção de Ladenburg na expressão anterior. g a aceleração gravitacional. r é o raio da esfera. assim a velocidade limite corrigida (vcorr) é expressa pela equação: 𝑟 𝑣𝑐𝑜𝑟𝑟 = [1 + 2. sendo L a distância entre dois pontos no tubo e t o tempo de queda da esfera entre esses pontos. Fluído 2: óleo vegetal.06mm. 3.792001cm³ ρóleo vegetal=0. Através da pesagem.919g/cm³ ρglicerina=1. 2. Objetivo Geral Determinação do coeficiente de viscosidade de líquidos empregando viscosímetro de Stokes.91mm e 15. OBJETIVOS 2.8571g/cm3 14.2. iniciou-se o lançamento (lançamento entende-se soltar.1.911g/cm3 2. 3. MÉTODOS Primeiramente enche-se as provetas de vidro com os fluídos para os quais serão determinados os coeficientes de viscosidade. Paquímetro. Determinar o coeficiente de viscosidade de um líquido. ter o diâmetro inferior ao diâmetro interno da proveta de vidro. O diâmetro interno da proveta medido com paquímetro é de 28. MATERIAIS Esferas metálicas com diâmetros variados.001 ρesfera2=7. Objetivos Específicos Estudar o movimento de uma esfera em um meio viscoso. Fluído 1: glicerina. Sabendo-se os diâmetros das esferas.2. Verificação da lei de Stokes. foi encontrado os seguintes valores: ρesfera1=7. assim como os dos fluídos utilizados no experimento. pois as esferas não tinham velocidade inicial) das .08/1. é possível calcular os pesos específicos.2085g/cm³ Após o devido preenchimento das provetas.03mm. atendendo a exigência única impostas as mesmas. Para tal utilizou-se glicerina e óleo vegetal. As duas esferas escolhidas para o experimento possuíam os diâmetros de 7. Proveta de vidro com escala métrica. Cronômetro. Balança digital.13mm³ 1792.05/259. 4. Cada esfera foi lançada 3 vezes em cada tipo de fluídos analisados.esferas nos seu interiores. Glicerina Esfera de 10. RESULTADOS Após os lançamentos. os dados a seguir foram anotados. cronometrou-se o tempo gasto para cada esfera chegar ao final da proveta.5mm Lançamento Tempo de Queda (s) Distância de queda (m) . Durante a queda livre. 78 0.76 0.77 0.75 0.96 18.56 3.84 0.76 0.56 2.5 18.77 0.94 2.77 0.77 0.77 0.72 0.69 2.87 2.75 5.81 0.76 0.5mm Lançamento 1 2 3 4 5 Tempo de Queda (s) 2.22 0.77 Detergente Esfera de 10.77 Glicerina Esfera de 19.25 3.1 2 3 4 5 3.75 Detergente Esfera de 19.76 0.88 0.75 0.75 0. DISCUSSÃO Distância de queda (m) 0.5 3.77 0.77 0.65 19 18.5mm Lançamento Tempo de Queda (s) 1 2 3 4 5 Distância de queda (m) 0.85 0.75 0.77 0.76 .16 3.5mm Lançamento 1 2 3 4 5 Tempo de Queda (s) Distância de queda (m) 18. 6.R².(Pesfera . u = 2. CONCLUSÃO REFERÊNCIAS egue a equação da viscosidade dinâmica para o viscosímetro de stokes.Pfluido) 9. Vesfera u = viscosidade dinamica R = raio da esfera Pesfera = massa especifica da esfera Pfluido = massa especifica do fluido Vesfera= velocidade da esfera (SI) .g.
Report "Relatorio - Experimento 3 - Viscosimetro de Stokes.pdf"