Defina:
c) viscosidade/atrito interno;
c) viscosidade/atrito interno;
Passo 1
O enunciado pede que eu defina o item: c) viscosidade/atrito interno. Não há outros dados nem cálculos pedidos — só uma definição e explicação do que é esse conceito.
Passo 2
Intuição física (do jeito amigo e sem drama): viscosidade é a “preguiça” do fluido em deixar suas camadas deslizar umas sobre as outras. Se você mexe em um copo com água, as camadas deslizam fácil — água tem baixa viscosidade. Se mexe num pote de mel, demora muito — mel tem alta viscosidade. Esse atrito interno é o que transforma movimento em calor e torna o fluxo “resistente”.
Passo 3
Definição formal para fluidos newtonianos: a tensão de cisalhamento
(força por unidade de área que uma camada exerce sobre a outra) é proporcional ao gradiente de velocidade perpendicular às camadas, com o coeficiente de proporcionalidade sendo a viscosidade dinâmica
. Escrevemos:
Expliquei as variáveis:
é a tensão de cisalhamento (unidade:
),
é a componente de velocidade paralela às camadas,
é a coordenada perpendicular às camadas, e
é a viscosidade dinâmica (o que queremos definir).
Passo 4
Significado da fórmula na prática:
é a taxa com que a velocidade varia entre camadas vizinhas (chamada taxa de cisalhamento). A viscosidade
mede quanto esforço (força por área) é necessário para manter essa taxa de cisalhamento. Quanto maior
, maior a força exigida para produzir o mesmo gradiente de velocidades.
Passo 5
Unidades e grandezas relacionadas: a unidade de
no SI é o Pascal-segundo:
Outra grandeza usada é a viscosidade cinemática
, definida por
onde
é a densidade do fluido. A unidade de
é
.
Passo 6
Valores típicos (para você ter uma referência rápida na prova): a água a
tem
; o ar à temperatura ambiente tem
. Mel pode ter
milhares de vezes maior que a água.
Passo 7
Newtoniano vs não-Newtoniano (como reconhecer na prova): se
é linear em
com coeficiente constante
, o fluido é newtoniano (ex.: água, ar, muitos óleos simples). Se a relação não é linear — isto é,
varia com
— o fluido é não-newtoniano (ex.: ketchup, sangue, pasta de dente). Na prova, se o enunciado dá
com
constante, trate como newtoniano.
Passo 8
Como usar em exercícios passo a passo (receita prática para a prova):
- Identifique direção de fluxo e escolha coordenada
perpendicular às camadas. - Determine a lei de velocidade
(ou as condições de contorno). - Calcule
. - Use
para obter a tensão de cisalhamento ou a força por unidade de área.
Exemplo rápido (Couette simples): placa superior move-se com velocidade, placa inferior fixa, distância entre placas . A velocidade varia linearmente:
Logo a tensão é
Isso é o tipo de passo-a-passo que cai direto na prova.
Passo 9
Medição e leis relacionadas (pontos úteis de lembrar): viscosidade pode ser medida por visômetros de capilar, de queda de esfera (usa a lei de Stokes:
para uma esfera de raio
movendo-se lentamente) ou outros métodos. Em dinâmica dos fluidos,
aparece em números adimensionais importantes (por exemplo, número de Reynolds
) — esse lembrete ajuda a interpretar problemas em provas.
Passo 10
Resumo do significado físico (para fixar): viscosidade é a propriedade do fluido que quantifica seu atrito interno — quanto as camadas de fluido resistem a deslizar umas sobre as outras — e aparece como o coeficiente que relaciona tensão de cisalhamento e gradiente de velocidade.
Resposta
Viscosidade (ou atrito interno) é a propriedade do fluido que mede a resistência interna ao escoamento; formalmente, em um fluido newtoniano, é o coeficiente
da relação
onde
é a tensão de cisalhamento e
é o gradiente de velocidade entre camadas.