Explique o conceito de viscosidade e como ele se aplica aos fluidos.

Passo 1

Beleza, o enunciado pede pra explicar o que é viscosidade e como esse conceito vale pros fluidos. Isso entra na matéria de Mecânica dos Fluidos (propriedades dos fluidos) e, pra resolver, a gente vai precisar entender:
  • O que é atrito interno entre camadas do fluido
  • Como quantificar esse atrito (lei de Newton da viscosidade)
  • Exemplos de aplicação (escoamento em tubos, fluidos não-newtonianos)

Passo 2

Primeiro, o conceito: viscosidade é tipo a “pegajosidade” ou “internal stickiness” do líquido. Imagina que você tem várias camadas de fluido uma sobre a outra, cada uma deslizando em velocidade diferente. A viscosidade é a grandeza que mede a força interna que cada camada exerce para “puxar” ou “segurar” a outra, tentando igualar velocidades. Quanto maior a viscosidade, mais “grossinho” é o líquido (ex.: mel tem viscosidade alta; água bem baixa).

Passo 3

Agora, quantitativamente, a gente usa a Lei de Newton da Viscosidade, que diz:
tau ;=;eta;dvdy,,
onde:
= tensão de cisalhamento (shear stress), força tangencial por área [Pa]
= coeficiente de viscosidade dinâmica [Pa·s]
= gradiente de velocidade (taxa de deformação), ou seja, quanto a velocidade varia entre duas camadas separadas de distância .
Na prática, se você puxa a camada de cima com força e ela se move numa certa velocidade , a camada logo abaixo se move um pouco mais devagar; a razão dessa diferença de velocidade pela distância entre as camadas é , e multiplicando por você acha a força interna por área.

Passo 4

E onde isso entra no mundo real?
  1. Escoamento laminar em tubo (Lei de Poiseuille): Q = pi R^48,eta,L,De
    Re = rho,v,Leta = vazão (volume por tempo)
    = raio do tubo, = comprimento, = diferença de pressão
    Veja que, quanto maior , menor a vazão : fluido “grosso” escoa mais devagar.
    2) Número de Reynolds ( ) para saber se o fluxo é laminar ou turbulento:
    Se é grande, cai, favorecendo escoamento laminar (suave).
  2. Fluidos não-newtonianos: têm viscosidade variável com . Ex.: tinta, sangue e ketchup mudam de viscosidade conforme eu bato, aperto ou deixo parado.

Passo 5

Resumindo a teoria aplicada:
  • Viscosidade = atrito interno entre camadas do fluido
  • Lei de Newton da viscosidade te dá a relação direta
  • Em engenharia, você usa isso pra calcular vazões, quedas de pressão, regime de escoamento e tratar fluidos especiais (não-newtonianos)

Resposta

Viscosidade é a medida da resistência interna de um fluido ao escoamento, causada pelo atrito entre suas camadas. Matematicamente, para fluidos newtonianos, a tensão de cisalhamento tau = eta,dvdy é proporcional ao gradiente de velocidade , com o coeficiente de proporcionalidade sendo a viscosidade :
Na prática, isso explica por que líquidos “grossos” escoam mais devagar (Lei de Poiseuille) e define se o fluxo será laminar ou turbulento (número de Reynolds), além de diferenciar fluidos cuja viscosidade muda conforme a taxa de deformação (não-newtonianos).

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