INSTITUTO FEDERAL DE ALAGOAS
Curso Bacharelado em Engenharia Civil
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO DE VISCOSÍMETRO DE
STOKES
LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA
ANTONIA LUIZA
ISAAC FERREIRA
JADSON URSULINO
MARIANELLY ROCHA
MACEIÓ/AL
2019
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Relatório Viscosímetro de Stokes, Manuais, Projetos, Pesquisas de Práticas e Gestão de Laboratórios
Relatório Experimento Viscosímetro de Stokes
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
2019
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Compartilhado em 30/11/2019
marianelly-rocha-11 🇧🇷
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INSTITUTO FEDERAL DE ALAGOAS
Curso Bacharelado em Engenharia Civil
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO DE VISCOSÍMETRO DE
STOKES
LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA
ANTONIA LUIZA
ISAAC FERREIRA
JADSON URSULINO
MARIANELLY ROCHA
MACEIÓ/AL
SUMÁRIO
- 1 INTRODUÇÃO
- 2 OBJETIVOS
- 2.1 OBJETIVO GERAL
- 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
- 4 METODOLOGIA
- 4.1 EQUIPAMENTOS E MATERIAIS UTILIZADOS
- 4.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
- 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
- 6 CONCLUSÕES
- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- APÊNDICE – IMAGENS
Onde: μ = viscosidade dinâmica (kg/m.s) K = fator de correção de Ladenburg (-) g = aceleração da gravidade ( 𝑚. 𝑠−^2 ) R = raio da esfera (m) 𝜌𝐸 = peso específico da esfera ( 𝑘𝑔. 𝑚−^3 ) 𝜌𝐹 = peso específico do fluido ( 𝑘𝑔. 𝑚−^3 ) 𝑉′𝐿 = velocidade real de deslocamento da esfera (m/s) A equação para a determinação da viscosidade cinemática é dada por:
𝜇 𝜌𝐹 (Eq. 0 2) Onde: ν = viscosidade cinemática (m²/s); μ = viscosidade dinâmica (kg/m.s); ρF = peso específico do fluido (kg. m−^3 ).
2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL Esta prática tem como objetivo determinar a viscosidade de dois fluidos previamente conhecidos, com a utilização do viscosímetro de Stokes.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
✓ Determinar as viscosidades dinâmica e cinemática de dois fluidos, lava louças e talco gel, a partir da queda de esferas em um tubo de vidro vertical. ✓ Dedução da equação final da viscosidade dinâmica.
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Quando uma esfera se move verticalmente, com velocidade constante, no interior de um fluido viscoso em repouso, as seguintes forças atuam na esfera: P = força peso da esfera (kg); E = força de empuxo (kg.m/s² ou N); Fd = força de arrasto (kg.m/s² ou N). Onde : P = Fd + E (Eq. 0 3 ) O peso (P) de uma esfera de diâmetro D e densidade d é calculado por: P = Vesfera Desfera g (Eq. 0 4)
Onde: v = velocidade do corpo (cm/s); D = diâmetro da esfera (cm); V = viscosidade cinemática (m²/s ou Stokes). Pode-se observar uma região de linearidade entre o coeficiente de arrasto e o número de Reynolds, para Re <1: (Eq. 08) Substituindo a equação (08) em (06), obtém-se a força de arrasto (Fd) exercida pelo fluido sobre a esfera em queda livre: (Eq. 09) A equação acima expressa a lei de Stokes. Observa-se que a força resistente (ou de arrasto) sobre a esfera depende também da viscosidade (ν) do fluido.
4. METODOLOGIA 4.1 EQUIPAMENTOS E MATERIAIS UTILIZADOS No decorrer do experimento, utilizou-se os equipamentos e materiais listados abaixo:
Fluido Lava-louça (figura 1) Figura 1- Fluido Lava-louça Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Fluido limpador de piso, talco gel (figura 2) Figura 2 - Limpador de piso Fonte: Elaborado pelo autor (2019)
Funil (figura 5) Figura 5 - Funil Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Balança (figura 6) Becker (figura 6) Figura 6 - Becker e balança Fonte: Elaborado pelo autor (2019)
Estrutura com tubos de vidro (figura 7) Figura 7 - Estrutura com tubos de vidro Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Pano Termômetro Paquímetro 4.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Coletando dados iniciais
- Com o auxilio da balança e do Becker, verificou-se o peso de cada fluido;
- Utilizou-se o paquímetro para medir os diâmetros de cada esfera;
- Verificou-se o peso das esferas;
- Com o termômetro, verificou-se a temperatura dos fluidos;
- Utilizou-se o funil para encher os dois tubos de vidro com cada fluido (figura 7).
Tabela 2. Viscosidade dinâmica e cinemática Lava Louça. (Elaborada pelos autores) Tabela 3. Viscosidade dinâmica e cinemática Limpador de piso. (Elaborada pelos autores) Tabela 4. Viscosidade dinâmica e cinemática Lava Louça. (Elaborada pelos autores) Onde: K = fator de correção Ladenburg (adimensional) Fluído Esfera Raio da esfera(m) K Massa (kg) Tempo (s) Distância (m) Viscosida de dinâmica (kg/m.s) Viscosidad e Cinemática (m²/s) AMARELO 1
2,35.10-^4 1,05 0,438.10-^3 2,17 0,41 0,55 5,64.10-^4
2,35.10-^4 1,05 0,438.10-^3 2,17 0,41 0,55 5,64.10-^4
2,35.10-^4 1,05 0,438.10-^3 2,16 0,41 0,55 5,64.10-^4
Fluído Esfera Raio da esfera (m) K Massa (kg) Tempo (s) Distancia (m) Viscosida de dinâmica (kg/m.s) Viscosidad e Cinemática (m²/s) AZUL 4
6,25.10-^4 1,06 8,357.10-^3 12,19 0,41 22,36 1,26.10-^2
6,25.10-^4 1,06 8,357.10-^3 12,59 0,41 13,09 1,30.10-^2
6,25.10-^4 1,06 8,357.10-^3 12,10 0,41 22,54 1,27.10-^2
Fluído Esfera Raio da esfera (m) K Massa (kg) Tempo (s) Distancia (m) Viscosidad e dinâmica (kg/m.s) Viscosidad e Cinemática (m²/s) AMARELO 4 6,25.10-^4 1,06 8,357.10-^3 0,60 0,41 1,1 1,13.10-^3
Não foi possível encontrar na literatura informações sobre as viscosidades dinâmica e cinemática do detergente lava-louça utilizado no experimento para fins de comparações com os resultados obtidos nas tabelas. Em relação ao limpador de piso talco gel também não foram encontrados informações a cerca das viscosidades dinâmica e cinemática.
6. CONCLUSÕES Após a prática, foi possível notar e reafirmar o efeito das viscosidades dos fluidos. As velocidades das esferas nos fluidos dependeram dessa propriedade física, onde observou-se certa resistência ao movimento livre das esferas de metal. A prática experimental associada às equações teóricas possibilitou determinar as viscosidades dos fluidos lava-louça e limpador de piso, permitindo observar também a relação do aumento do diâmetro das esferas com o da velocidade de queda em menos tempo, conforme a literatura.