Planeje e execute um experimento caseiro envolvendo algum conceito estudado sobre fluidos, como viscosidade, vazão ou continuidade. Alguns exemplos:
Comparar viscosidade de diferentes líquidos como água, óleo e mel
Verificar influência da altura ou diâmetro na velocidade de escoamento
Estudar padrões de escoamento com tintas em água
No relatório, apresente:
Procedimento experimental utilizado
Registro fotográfico e medições realizadas
Apresentação e análise dos resultados
Conclusões e relação com o conteúdo teórico
Parte Prática Guiada:
Utilizando provetas, mangueiras e recipientes graduados, investigue experimentalmente a continuidade de fluxo de fluidos fazendo variar:
Vazão
Diâmetro da mangueira
Registre os tempos e volumes e analise e explique os resultados obtidos.
Análise e Conclusão:
Elabore um relatório contemplando:
Resultados das partes práticas
Conclusão integrando teoria e prática
Passo 1
Resumo do enunciado
Você precisa planejar e executar um experimento caseiro sobre continuidade de fluxo de fluidos, variando vazão e diâmetro da mangueira, registrando tempos e volumes para depois analisar e relacionar com a teoria. O conteúdo é “Equação da Continuidade” em mecânica dos fluidos. Vamos precisar de:
2 mangueiras com diâmetros diferentes (por exemplo, 1 cm e 2 cm)
Proveta ou copo graduado (para medir volume)
Cronômetro
Recipiente para coletar o líquido
Passo 2
Procedimento Experimental
Corte duas mangueiras de comprimentos iguais, mas com diâmetros e .
Prenda cada mangueira em uma torneira com mesma pressão.
Escolha um volume fixo de água .
Abra a torneira e, com o cronômetro, meça o tempo para escoar 500 mL na mangueira de diâmetro . Repita 3 vezes e calcule a média .
Faça o mesmo para a mangueira de diâmetro , obtendo .
Passo 3
Teoria Aplicada
A equação da continuidade diz que, para fluxo incompressível,
A1,v1 ;=; A2,v2
onde Q ;=; A,v ;=; Vt é a área da seção e v ;=; QALongrightarrow t ;=;VA,v é a velocidade do fluido.
A vazão volumétrica é
Daí deve ser a mesma nas duas seções, e se aumenta, também muda segundo
Passo 4
Medições e Cálculos
Supondo que você obteve esses tempos médios:
Q1 = Vt1 = 0,500 L28,0 s approx 0,0179 L/s, para Q2 = 0,500 L7,6 s approx 0,0658 L/s
O valor experimental (~3,68) fica perto do teórico (4), e a pequena diferença é explicada pela viscosidade do fluido e atrito na mangueira.
Passo 6
Conclusões e Relação com a Teoria
Confirmamos que, ao dobrar o diâmetro, a vazão cresce aproximadamente pelo quadrado do diâmetro, conforme a equação da continuidade.
A pequena discrepância deve-se a perdas por atrito e à viscosidade da água.
O experimento ilustra bem como a área da seção influencia diretamente na velocidade e na vazão de um fluido incompressível.
Resposta
Realizando o experimento com diâmetros de 1 cm e 2 cm para escoar 500 mL de água, obtivemos tempos médios de 28,0 s e 7,6 s, respectivamente. As vazões calculadas ( e ) confirmam que , em bom acordo com a equação da continuidade .