Defina os seguintes termos usando texto e equações:
e) Fluidos não-newtonianos dependentes do tempo. Dê exemplos.
e) Fluidos não-newtonianos dependentes do tempo. Dê exemplos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente definir fluidos não-newtonianos dependentes do tempo, usando texto e equações, e também dar alguns exemplos. Estamos no campo da mecânica dos fluidos, especificamente estudando como certos fluidos se comportam de maneira diferente dos fluidos comuns, tipo água ou óleo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um fluido não-newtoniano. Fluídos newtonianos, como a água, têm uma viscosidade constante, o que significa que a relação entre o esforço cortante (
) e a taxa de deformação (
) é linear e dada por:
onde
é a viscosidade.
Já os fluídos não-newtonianos não seguem essa relação linear. Sua viscosidade pode mudar dependendo da taxa de deformação ou do tempo.
Passo 3
Agora, focando nos fluídos não-newtonianos dependentes do tempo, esses são aqueles cuja viscosidade não é apenas função da taxa de deformação, mas também do tempo de aplicação dessa deformação. Ou seja, eles exibem comportamento viscoelástico, onde há uma combinação de propriedades viscosas e elásticas.
A equação que descreve esse comportamento pode ser mais complexa, geralmente envolvendo integrais ou derivadas para representar a dependência temporal. Um modelo comum é o modelo de Maxwell, que relaciona a tensão (
) com a deformação (
) e suas taxas de variação:
onde
é uma constante de tempo característica do material.
Passo 4
Em resumo, fluídos não-newtonianos dependentes do tempo são materiais que não só têm uma viscosidade variável com a taxa de deformação, mas também essa viscosidade muda com o tempo sob deformação. Isso significa que sua resposta a forças aplicadas depende tanto de quão rápido quanto de por quanto tempo a força é aplicada.
Passo 5
Para dar alguns exemplos, pense em materiais como:
- Betume: Usado em pavimentação, que flui lentamente sob sua própria gravidade, mas é mais sólido em repouso.
- Alguns polímeros: Que podem se tornar mais rígidos ou mais fluidos dependendo do tempo que são puxados ou esticados.
- Sangue: Que exibe características viscoelásticas, dependendo das condições fisiológicas.
Resposta
Fluidos não-newtonianos dependentes do tempo são materiais cuja viscosidade não apenas varia com a taxa de deformação, mas também muda com o tempo de aplicação dessa deformação. Diferente dos fluidos newtonianos, cuja viscosidade é constante, esses fluídos exibem comportamento viscoelástico, combinando propriedades viscosas e elásticas. Isso significa que a resposta do fluido a uma força aplicada depende tanto da rapidez com que a força é aplicada quanto do tempo durante o qual a força age. Um exemplo clássico é o betume usado em pavimentação, que flui lentamente sob sua própria gravidade, mas se comporta de forma mais sólida quando está em repouso.