Física: Empuxo e Arquimedes - Parte 01 (Prof. Toid)

Escoamento laminar, turbulência e número de Reynolds

No estudo da hidrodinâmica de fluidos na situação especial de escoamento dito laminar verifica-se que uma esfera posta no interior do fluido não estaria sujeita a qualquer torque aplicado pelo fluido, ou seja, linhas de escoamento tangenciais a quaisquer dois pontos diametralmente opostos da esfera têm velocidades de escomento iguais. A figura abaixo mostra um caso de escoamento laminar de fumaça colorida. Observe a homogeneidade das linhas de escoamento. No escoamento laminar, sabe-se que variáveis como pressão e densidade têm valores bem definidos e, além disso, satisfazem uma lei de conservação bem definida (lei de Bernoulli).

No entanto, escoamento laminar não é o único regime de fluxo no qual um fluido pode estar. Para velocidades suficientemente altas, deve ocorrer uma transição para o chamado regime turbulento, caracterizado por mudanças bruscas e aleatórias de propriedades como pressão e densidade. O irlandês Osborne Reynolds estudou a transição entre escoamento laminar e turbulento no final do século XIX e chegou ao chamado número de Reynolds  

onde ρ é a densidade do fluido, v é a velocidade de escoamento, L é uma dimensão característica envolvida no escoamento, por exemplo, o diâmetro do tubo, ou de uma esfera posta no fluido, etc, e μ é a viscosidade do fluido (medida em Pa s). Verifica-se experimentalmente que o regime de escomento laminar é caracterizado por números de Reynold menores que aproximadamente 2000, e que para Re > 4000 entra-se no domínio de fluxo turbulento. A região 2000 < Re < 4000 é denominada de transição.

O número de Reynolds pode ser interpretado como a razão entre forças inerciais (ρ v) e forças viscosas (μ/L). O fluxo laminar é então caracterizado pelo domínio das forças de natureza viscosa, enquanto o regime turbulento caracteriza-se pelo predomínio de forças inerciais. A figura abaixo ilustra a transição em questão para a fumaça de um cigarro. Próxima do cigarro, ainda com velocidade baixa, a fumaça sobe em escoamento laminar, mas à medida que a velocidade aumenta (e consequentemente o número de Reynolds), devido à aceleração causada pelo empuxo do ar, atinge-se finalmente o regime turbulento. 

Teor de Álcool Anidro na Gasolina

Segue link interessante que traz em forma de vídeo ilustrativo um teste bem simples e prático para a determinação do tero de Álcool Anidro na Gasolina.

http://www.youtube.com/watch?v=tbd67mcBXRg

DESAFIO!

DESCONFIANDO QUE A GASOLINA UTILIZADA NO MOTOR DO SEU CARRO ESTÁ ADULTERADA, O QUE VOCÊ FARIA PARA CONFIRMAR ESTA DESCONFIANÇA?

Poderíamos recorrer à verificação da gasolina através da sua massa específica. Primeiramente, pesquisam-se os valores admissíveis para a massa específica da gasolina. Em seguida, escolhe-se um recipiente de volume (V) conhecido. Através de uma balança, se obtém a massa do recipiente vazio (m1). Depois, enche-se o recipiente com uma amostra de volume (V) da gasolina. Logo após, determina-se a massa total, que nada mais é o recipiente somado com o volume V da amostra de gasolina (m2). Através da diferença entre m2 e m1, se obtém a massa m da amostra de volume V da gasolina; portanto, obtém-se a massa específica da mesma, já que ρ = m/V.

Compara-se o valor da massa específica obtida com os valores especificados para que a gasolina seja considerada sem adulteração. Através dessa comparação, obtém-se a conclusão se a gasolina encontra-se ou não adulterada.

Os componentes do grupo criador desse blog são: Cristiane Both, James Duarte e Leandro Blume.

Caros alunos,
Os membros do grupo são:. Cristina ou Cristiane, James e Leandro (Blume ou Schneider).
Confirmem no blog. Obrigada
Prof. Angela q

FLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS

FLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS

Fluidos nos quais a tensão de cisalhamento não é diretamente proporcional à taxa de deformação são não-newtonianos. Muitos fluidos comuns apresentam comportamento não-newtoniano e, como exemplo, podemos citar o creme dental. O creme dental comporta-se como um “fluido” quando espremido do tubo. Contudo, ele não escorre por si só quando a tampa é removida. Há uma demarcação ou um limite de tensão abaixo do qual o creme dental comporta-se como um sólido. Estritamente falando, a nossa definição de fluido é válida apenas para materiais cuja tensão limítrofe é igual a zero. Os fluidos não-newtonianos são geralmente classificados como tendo comportamento independente ou dependente do tempo. A figura mostra curvas apenas ilustrativas dos tipos de fluidos de acordo com o comportamento da tensão de cisalhamento. Todos eles pertencem à classe dos independentes do tempo, isto é, as relações não variam com o tempo de aplicação das tensões.

Os fluidos nos quais a viscosidade aparente decresce conforme a taxa de deformação cresce (n<1)>1), o fluido é chamado dilatante (torna-se mais espesso quando sujeito a tensões cisalhantes). As suspensões de amido e de areia são exemplos de fluidos dilatantes. Suspensões de argila, lama de perfuração e creme dental são exemplos de substâncias que exibem esse comportamento.
O estudo dos fluidos não-newtonianos é ainda mais complicado pelo fato de que a viscosidade aparente pode ser dependente do tempo. Fluido tixotrópicos mostram um decréscimo em "n" com o tempo sob uma tensão cisalhante constante; muitas tintas são tixotrópicas. Fluidos reopéticos mostram um aumento em "n" com o tempo. Após a deformação, alguns fluidos retornam parcialmente à sua forma original quando livres da tensão aplicada; esses fluidos são denominados viscoelásticos.

Há vários vídeos disponíveis na internet de experiências realizadas com a mistura de amido de milho e água, que resulta em um fluido não-newtoniano.