01 - De acordo com a mecânica dos fluidos, qual o critério fundamental para se classificar um material como fluido? Quais as diferenças entre os fluidos newtoniano e reopético?
Passo 1
O enunciado pede primeiro o critério fundamental que distingue um sólido de um fluido na mecânica dos fluidos, e depois as diferenças entre fluido newtoniano e fluido reopético. Aqui vamos usar o conceito de resposta a tensões de cisalhamento e a lei constitutiva de cada tipo de fluido.
Passo 2
Critério fundamental para classificar um material como fluido:
Um fluido não sustenta tensões de cisalhamento estáticas; ao aplicar qualquer tensão de cisalhamento , por menor que seja, o fluido continua a deformar-se indefinidamente. Em outras palavras, a taxa de deformação por cisalhamento
não tende a zero enquanto
for diferente de zero.
Um fluido não sustenta tensões de cisalhamento estáticas; ao aplicar qualquer tensão de cisalhamento
Passo 3
Fluido newtoniano:
Em um fluido newtoniano a relação entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação
é linear e de proporcionalidade constante. Matematicamente,
Em um fluido newtoniano a relação entre tensão de cisalhamento
onde
é a viscosidade dinâmica, constante e independente de
e do tempo de escoamento.
Passo 4
Fluido reopético (não-newtoniano de comportamento reopético):
Um fluido reopético exibe viscosidade dependente não só da taxa de cisalhamento mas também do tempo sob cisalhamento. No caso particular de reopexia, a viscosidade aumenta com o tempo de aplicação de
constante. Assim, para um cisalhamento fixo, a curva
versus
evolui com o tempo, levando a uma viscosidade aparente crescente.
Um fluido reopético exibe viscosidade dependente não só da taxa de cisalhamento
Passo 5
Resumo das diferenças principais:
Em um fluido newtoniano a viscosidade é constante, a relação
versus
é sempre a mesma reta, sem dependência de tempo.
Em um fluido reopético a viscosidade aparente varia com o tempo de cisalhamento, normalmente aumentando (rheopectic), de modo que o fluido “enrijece” quanto mais tempo é submetido a ela.
Resposta
Critério fundamental: um fluido se deforma continuamente sob qualquer tensão de cisalhamento aplicada, isto é, não suporta tensões de cisalhamento estáticas.
Fluido newtoniano: tem lei linear com viscosidade
constante.
Fluido reopético: viscosidade dependente do tempo de cisalhamento, tipicamente aumentando com o tempo de aplicação da tensão (efeito rheopectic).
Fluido newtoniano: tem lei linear
Fluido reopético: viscosidade dependente do tempo de cisalhamento, tipicamente aumentando com o tempo de aplicação da tensão (efeito rheopectic).