Hidrologia

1 – Introdução
– Objetivo
A experiência realizada no laboratório consistiu na medição das viscosidades de três fluidos diferentes, glicerina, óleo de mamona e óleo SAE 30 através das medições do tempo que uma pequena esfera demorou a descer uma distância pré-determinada por meio da Lei de Stokes.
– Conceituação teórica
Para um correto entendimento da experiência realizada foi-se necessário o conhecimento de alguns conceitos teóricos apresentados abaixo.
- Viscosidade absoluta ou dinâmica: constante de proporcionalidade, que está relacionada a resistência de um fluido a uma deformação cisalhante
- Viscosidade cinemática: grandeza definida pela razão da viscosidade dinâmica pela densidade absoluta.
- Numero de Reynolds: propriedade adimensional que correlaciona às forças inerciais com as forças viscosas dos fluidos. Avalia-se por meio desse numero se o escoamento é laminar ou turbulento. O valor do numero de Reynolds e calculado pela expressão:
,
Onde: ρ é a densidade, V é velocidade terminal, d diâmetro da esfera, μ viscosidade absoluta e ν a viscosidade cinemática.
- Fluido newtoniano: fluido cuja viscosidade é Constante não obstante a temperatura
- Fluido não newtoniano: fluido cuja viscosidade varia com a temperatura
- Lei de arrasto de Stokes: quando um objeto se move no interior de um fluido o mesmo exerce uma força contrária ao seu movimento, a qual é denominada força de arrasto. A Lei de Stokes diz que essa força é proporcional a viscosidade do fluido, ao volume do objeto e a velocidade atingida. Stokes disse que para fluidos com o número de Reynolds ≤1, o escoamento em torno de uma pequena esfera (objeto utilizado na experiência) é laminar. A relação entre a força de arrasto e o raio da esfera é dado por:
,
Onde: em que μ é a viscosidade, V é velocidade e d é diâmetro.
Para o caso de uma esfera com movimento descendente em um fluido alem da força de arrasto o fluido também exerce empuxo (força gerada pela diferença de pressão