Diferencie fluidos newtonianos e não-newtonianos. Comente sobre eles e dê exemplos.
29. Qual é a propriedade que consegue descrever e caracterizar o comportamento dos fluidos? Por quê?

Passo 1

O enunciado pede para diferenciarmos fluidos newtonianos e não-newtonianos, comentando suas características e dando exemplos, e em seguida indicar qual propriedade descreve e caracteriza o comportamento dos fluidos e por quê. O conteúdo principal é reologia de fluidos, onde vamos usar a relação entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação (ou taxa de cisalhamento).

Passo 2

Fluidos newtonianos são aqueles em que a tensão de cisalhamento tau é diretamente proporcional à taxa de cisalhamento dotgamma. Matematicamente,
tau = eta ,dotgamma
onde eta é a viscosidade, constante e independente de dotgamma. Isso significa que, no diagrama tau versus dotgamma, obtemos uma reta que passa pela origem. Exemplos típicos de fluidos newtonianos são água, ar, óleo mineral leve e soluções aquosas diluídas.

Passo 3

Fluidos não-newtonianos não obedecem à lei linear acima. Podemos ter diversos comportamentos:
bul<=t Pseudoplásticos (ou afinadores de cisalhamento): a viscosidade aparente decresce com o aumento de dotgamma (ex.: ketchup, tinta de impressão).
bul<=t Dilatantes (ou espessantes de cisalhamento): a viscosidade aparente cresce com dotgamma (ex.: suspensões concentradas de amido de milho em água).
bul<=t Plásticos de Bingham: comportam-se como sólidos até uma tensão limite tau0 e, acima dela, fluem como newtonianos com viscosidade etap. A lei é
tau = tau0 + etap,dotgamma
(ex.: pasta de dente, argila de cerâmica).

Passo 4

A propriedade que descreve e caracteriza o comportamento dos fluidos é a viscosidade eta. Ela representa a “resistência interna” ao escoamento, ou seja, a força interna que as camadas de fluido exercem umas sobre as outras quando há movimento relativo.
Por que a viscosidade caracteriza o comportamento? Porque ela aparece diretamente na relação entre tensão de cisalhamento e taxa de cisalhamento, controlando quanta tensão é necessária para provocar um dado escoamento. Em fluidos não-newtonianos, a dependência de eta com dotgamma (ou a presença de tau0) engloba todos os comportamentos especiais de afinamento ou espessamento.

Resposta

Newtonianos: tau = eta,dotgamma, viscosidade eta constante (ex.: água, ar).
Não-newtonianos: relação não linear ou dependente do tempo, podendo ser pseudoplásticos, dilatantes ou plásticos de Bingham (ex.: ketchup, suspensões de amido, pasta de dente).
A propriedade chave é a viscosidade eta, pois mede a resistência interna ao escoamento e determina a relação tensão–taxa de cisalhamento.

Exercícios relacionados