Obra: Mecânica dos fluidos/Viscosidade
Matéria: Física
definição informal lava escorre mais veloz ou lentamente de acordo com sua viscosidade existem forças de compressão de tensão de tração em um sólido as tensões derivam de deformações elásticas sofridas sob ação de forças externas em um fluido as tensões derivam do fluxo resultante da aplicação dessas forças externas propriedade que um fluido tem de apresentar resistência às tensões cisalhantes chamada de viscosidade por isso diz se que os sólidos são materiais elásticos os fluidos materiais viscosos alguns materiais resultantes de misturas sólidos líquidos apresentam propriedades viscoelásticas definição formal líquido mostrado na parte de baixo tem viscosidade maior que líquido mostrado na parte de cima considere se um elemento de fluido de dimensões localizado entre duas placas paralelas ao plano xz uma delas movendo se velocidade em relação outra devido aplicação de uma força externa no sentido do eixo chamemos superfície de contato do elemento com placa móvel força exercida pela placa sobre elemento de fluido fácil ver que terá direção do eixo no elemento de fluido aparecerá então tensão dada por durante intervalo de tempo líquido então deformado pois superfície se move no sentido do eixo por uma quantidade que denotaremos por enquanto face oposta permanece no mesmo lugar as faces do elemento que eram inicialmente ortogonais ao eixo sofrem por sua vez uma rotação dada pelo ângulo fácil ver que para muito pequenos podemos escrever então podemos dizer que elemento de fluido submetido tensão de cisalhamento sofre uma taxa de deformação ou taxa de cisalhamento fluidos onde taxa de deformação proporcional tensão de cisalhamento são chamados fluidos newtonianos em outras palavras em um fluido newtoniano onde chamada viscosidade absoluta ou viscosidade dinâmica do fluido dimensão da viscosidade absoluta massa comprimento tempo no si unidade de viscosidade absoluta portanto kg ou poiseuille também se usa conceito de viscosidade cinemática que razão entre viscosidade absoluta massa específica dimensão da viscosidade cinemática comprimento tempo no si unidade de viscosidade cinemática portanto equação acima conhecida como lei de newton da viscosidade foi enunciada pela primeira vez em em condições normais maioria dos fluidos comuns como água ar gasolina são fluidos newtonianos nos gases viscosidade absoluta tende aumentar com temperatura enquanto que nos líquidos ela tende diminuir das fórmulas acima temos ainda que quanto mais próximas as placas maior tensão de cisalhamento fluidos não newtonianos alguns fluidos comuns como pasta de dentes não são fluidos newtonianos pasta de dentes comporta se como um sólido quando dentro do tubo comporta se como um fluido quando tubo apertado volta comportar se como um sólido quando em repouso sobre escova de dentes pode se dizer que existe uma tensão de cisalhamento limiar acima da qual ela se comporta como um fluido fluidos com essa característica dos quais argila lama são outros exemplos são chamados plásticos id
fluidos com essa característica dos quais argila lama são outros exemplos são chamados plásticos ideiais ou plásticos de bingham podem ser modelados pela equação os fluidos newtonianos podem então ser considerados casos especiais nos quais comportamento de outros fluidos não newtonianos pode muitas vezes ser modelado através da equação onde chamado de índice de comportamento do fluxo de índice de consistência para assegurar que tenha mesmo sinal de tornar equação similar àquela válida para os fluidos newtonianos ela reescrita onde chamada viscosidade aparente quando viscosidade aparente aumenta com taxa de deformação fluido chamado de dilatante um exemplo desse tipo de fluido areia movediça mistura de água areia quando fluido newtoniano finalmente alguns fluidos apresentam um comportamento dependente do tempo muitas tintas devem ser modeladas considerando se uma viscosidade aparente decrescente com tempo fluidos com essa propriedade são chamados tixotrópicos fluidos cuja viscosidade apresenta comportamento inverso aumentando com tempo são chamados de reopéticos existem também os fluidos viscoeláticos já citados que podem retornar forma original após sofrer uma deformação classificação dos fluxos movimento de uma partícula em fluxo laminar em fluxo turbilhonário fluxo laminar alguns poucos problemas de mecânica dos fluidos podem ser resolvidos desprezando se os efeitos da viscosidade os fluxos nestes casos são chamados fluxos não viscosos na maioria dos casos entretanto viscosidade deve ser levada em conta mesmo seu valor sendo muito pequeno fluxos viscosos podem ser divididos em três tipos fluxo laminar fluxo turbilhonário ou fluxo turbulento fluxo misto no primeiro caso as partículas do fluido movem se todas mesma velocidade numa única direção as partículas movem se assim em camadas ou lâminas no segundo caso velocidade das partículas sofre flutuações aleatórias em todas as direções no terceiro caso comportamento das partículas apresenta características intermediárias entre os dois extremos os fluxos também podem ser classificados em compressíveis incompressíveis líquidos são sempre considerados como incompressíveis não ser quando pressão aplicada muito alta nestes caso líquido apresenta propriedades elásticas que devem ser levadas em conta gases são geralmente considerados fluidos compressíveis contudo quando velocidade do fluxo muito inferior velocidade do som que se chama regime subsônico as propriedades elásticas dos gases podem ser desprezadas fluxo ser considerado incompressível finalmente um fluxo pode ser classificado também como fluxo interno quando confinado em um duto ou como fluxo externo em caso contrário exemplos de fluxo externo são escoamento de água em um rio ou de ar em torno de uma asa de avião um caso especial de fluxo interno fluxo em canal aberto que ocorre em duto não completamente cheio do fluido em questão caso contrário fluxo chamado de fluxo de duto forçado princípio da aderência completa princípio da aderência comple
fluxo chamado de fluxo de duto forçado princípio da aderência completa princípio da aderência completa ing no slip condition estabelece que em um escoamento região do fluido imediatamente em contato com uma superfície sólida permanece imóvel foi comprovado que esse princípio válido para muitas situações de interesse embora não em todas em particular princípio pode ser usado para fluxos de fluidos newtonianos homogêneos não muito rarefeitos exercícios resolvidos