Visco

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Faculdade de Engenharia Mecânica
Departamento de Energia

EM 847 - LABORATÓRIO DE CALOR E FLUIDOS

DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE:
MÉTODOS DE STOKES E DO COPO FORD

INTRODUÇÃO

A viscosidade é uma das variáveis que caracteriza reologicamente uma substância. Num sentido amplo, entende-se por propriedade reológica aquela que especifica a deformação ou a taxa de deformação que uma substância apresenta quando sujeita a uma tensão. Dependendo do comportamento reológico da substância pode-se classificá-la em puramente viscosa ou elástica. Esta classificação baseia-se em modelos lineares que relacionam a deformação à tensão aplicada no material. O modelo para líquidos deve-se a Sir Isaac Newton (1642-1727), Eq. (1a), e o modelo para sólidos a Robert Hooke (1635-1703) , Eq. (1b):

[pic] (1a)

[pic], (1b)

Na primeira equação, a constante de proporcionalidade ( é denominada de viscosidade dinâmica (unidade [Pa.s] ou [kg/s/m]). Na segunda, G é a constante de Lamé (G. Lamé 1852) (unidade [Pa]). Estes dois modelos expressam uma importante diferença existente entre um fluido e um sólido: o fluido, estando sujeito a uma tensão, se deforma continuamente; o sólido, não. Em outras palavras, forças aplicadas em fluidos causam o escoamento; forças aplicadas em sólidos causam deformações. Resulta daí a necessidade de se expressar a tensão atuante no líquido como proporcional à taxa temporal de deformação (comportamento viscoso); em um sólido ela é proporcional à deformação (comportamento elástico). A Fig. 1a ilustra um fluido se deformando contínuamente sob ação da tensão T. De forma análoga, a Fig. 1b mostra um sólido que exibe uma deformação fixa para cada tensão aplicada. Os modelos se constituem quando a taxa de deformação ou a deformação são especificadas. Considere o retângulo ABCD (elemento infinesimal) com lados (x e (y, representado na Fig. 2. Ao ser submetido a uma tensão na face BC, o ponto B se