Qual é a propriedade que consegue descrever e caracterizar o comportamento dos fluidos? Por quê?
30. O que você entende por viscosidade? Qual é a correlação que você consegue enxergar depois de tudo que vimos na disciplina até agora? Precisamos entender os tipos de fluidos antes de entender a viscosidade? Por quê?
30. O que você entende por viscosidade? Qual é a correlação que você consegue enxergar depois de tudo que vimos na disciplina até agora? Precisamos entender os tipos de fluidos antes de entender a viscosidade? Por quê?
Passo 1
O enunciado pede: 1) identificar qual propriedade descreve e caracteriza o comportamento dos fluidos e explicar por quê; 2) definir o que é viscosidade; 3) relacionar essa definição com o que vimos na disciplina; 4) argumentar se precisamos conhecer os tipos de fluidos antes de falar em viscosidade e justificar. Vamos usar conceitos básicos de mecânica dos fluidos, em particular a relação entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação.
Passo 2
Para caracterizar o comportamento dos fluidos observamos como eles reagem a uma tensão de cisalhamento aplicada: ao contrário dos sólidos que deformam e permanecem estáticos, os fluidos escoam continuamente. A propriedade que traduz exatamente essa resistência interna ao escoamento é a viscosidade, pois ela relaciona a tensão de cisalhamento
com a taxa de deformação (gradiente de velocidade)
. Sem esse parâmetro não temos como prever se o fluido vai deslizar com facilidade ou oferecer grande resistência.
Passo 3
Viscosidade é a medida da “atrito interno” entre as camadas do fluido. Matematicamente, no modelo newtoniano, escrevemos
onde:
-
é a tensão de cisalhamento, -
é o gradiente de velocidade perpendicular ao escoamento, -
é a viscosidade dinâmica.
Na disciplina vimos queaparece em:
– número de Reynolds, definindo regimes laminar ou turbulento;
– equação de Navier–Stokes, onde o termo viscosa gera a difusão de momento;
– análise de camada limite, que cresce mais rápido sefor maior.
Passo 4
Antes de tratar viscosidade, é fundamental saber se o fluido é newtoniano ou não-newtoniano. Em fluidos newtonianos
é constante e independe da taxa de cisalhamento. Já em fluidos não-newtonianos a “viscosidade aparente” varia com
(ex.: fluidos pseudoplásticos ou dilatantes). Sem essa classificação, não conseguimos aplicar corretamente a lei de Newton do escoamento e nem prever fenômenos como espessamento ou afinamento ao cisalhar.
Resposta
A propriedade que descreve e caracteriza o comportamento dos fluidos é a viscosidade, porque ela traduz a resistência interna ao escoamento ao relacionar tensão de cisalhamento e taxa de deformação. Viscosidade (
) é o coeficiente que aparece em
medindo o atrito interno entre camadas. Esse conceito se conecta diretamente a temas vistos na disciplina, como número de Reynolds, equações de Navier–Stokes e análise de camada limite. É preciso entender antes se o fluido é newtoniano ou não-newtoniano, pois só assim sabemos se
é constante ou depende de
, o que muda totalmente o comportamento do escoamento.