Todos os tipos de fluidos escoam quando submetidos a qualquer tensão de cisalhamento? Explique.
Passo 1
O enunciado pergunta se “todos os tipos de fluidos escoam quando submetidos a qualquer tensão de cisalhamento” e pede para explicar. O conteúdo aqui é de reologia de fluidos, em particular a existência ou não de tensão de cisalhamento mínima (tensão de escoamento) para que um fluido comece a se deformar continuamente. Para responder, vamos precisar definir o que é tensão de cisalhamento e gerar as principais classificações de fluidos quanto ao escoamento (Newtonianos, não\mbox{-}Newtonianos viscoelásticos e viscoplásticos).
Passo 2
Definimos tensão de cisalhamento
como a força tangencial por área aplicada ao fluido. Em um fluido Newtoniano, a relação entre
e a taxa de deformação (taxa de cisalhamento)
é linear e sem limiar:
onde
é a viscosidade. Nesse caso, mesmo uma tensão infinitamente pequena gera uma taxa de deformação proporcional, ou seja, o fluido se deforma (escoar) sob qualquer
.
Passo 3
Já em fluidos não\mbox{-}Newtonianos existem comportamentos em que a estrutura interna do material requer uma tensão mínima para romper ligações e iniciar o escoamento. Um caso clássico é o fluido de Bingham (ou viscoplástico), que só escoa se a tensão aplicada
ultrapassar uma tensão de escoamento
. A lei de comportamento é:
e
se
. Aqui
é a viscosidade plástica após escoamento.
Passo 4
Logo, nem todo fluido começa a escoar para qualquer tensão de cisalhamento. Fluídos Newtonianos ou não\mbox{-}Newtonianos sem limite inferior (por exemplo, pseudoplásticos sem yield) escoam para qualquer
. Mas fluidos viscoplásticos (com
) permanecem praticamente sólidos enquanto
, iniciando o escoamento somente quando
atinge ou supera
. Exemplos de fluidos com tensão de escoamento são pasta de dente, ketchup e lamas de perfuração.
Resposta
Não. Fluid os Newtonianos escoam sob qualquer tensão de cisalhamento, pois não têm limiar de escoamento. Mas fluidos viscoplásticos—como os de Bingham—apresentam uma tensão de escoamento
, abaixo da qual não fluem.