Roteiro

ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA Nº 8 (‫ – )ח‬04/11/2014
VISCOSÍMETRO DE STOKES
1. Objetivos
Estudar o efeito do atrito viscoso num fluido através da queda de uma esfera maciça e a determinação dos parâmetros que caracterizam o meio.

2. Introdução
A viscosidade define-se como a resistência que um fluido oferece ao escoamento, sendo que essa oposição ao movimento se deve ao atrito interno das camadas (ou placas) adjacentes do fluido.
Um fluido pode ser entendido como um conjunto de placas ou camadas justapostas. Devido ao atrito interno entre as placas, conforme Figura 1, surge uma força 𝐹⃗ oposta ao deslocamento.

𝐹⃗𝑎

y
P1

𝐹⃗

Área A

𝑑𝑣⃗

⃗𝑬⃗

ARRASTO
EMPUXO

dy
P2

⃗𝑷
⃗⃗
PESO

x

Figura 1. A placa P1 de um fluido se desloca com velocidade
⃗⃗ em relação a uma camada adjacente P2. Devido ao
𝒅𝒗
movimento relativo entre as placas do fluido há uma força

⃗⃗. interna de atrito 𝑭

⃗⃗
𝒗

Figura 2. Balanço de forças e visualização das linhas de corrente em uma esfera em queda livre com velocidade
⃗⃗. Referencial deslocando𝒗 se com a esfera num fluido estacionário. 1

Na Figura 2 temos uma visualização da queda de um corpo esférico num fluido. Devido ao movimento da esfera no fluido com velocidade

⃗⃗𝒂 , a força de empuxo 𝑬
⃗⃗⃗ e a
⃗⃗ há uma força de atrito interna 𝑭
𝒗

⃗⃗. força peso ⃗𝑷
Podemos quantificar esse atrito através da definição do coeficiente de atrito interno, também chamada de viscosidade*, definido por Isaac Newton como:
𝐹

𝜂 = 𝐴⁄𝑑𝑣

(1)

𝑑𝑦

onde A é a área da placa P1, segundo a Figura 1. A equação (1) revela que a

𝜼

é diretamente

proporcional à força de resistência ao movimento entre as placas e sua unidade no SI é
𝑔

𝑁∙𝑠
𝑚2

ou 𝑃𝑎 ∙ 𝑠 .

No CGS, utilizado mais amplamente, a unidade é o Poise (1𝑃 = 1 𝑐𝑚∙𝑠) ou 𝑐𝑃 = 10−2 𝑃 (centipoise). A relação entre o SI e o CGS é 1𝑃𝑎 ∙ 𝑠 = 10 𝑃. Na Tabela 1 apresentamos alguns valores