Roteiro Viscosímetro de Stokes

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1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
 
INSTRUÇÕES GERAIS 
 
 
 
1. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da 
experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do 
VirtuaLab. 
 
2. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial 
VirtuaLab” presente neste Roteiro. 
 
3. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as 
instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 
 
4. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação 
de Resultados”. 
 
 
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RECOMENDAÇÕES DE ACESSO 
 
 
 
PARA ACESSAR O VIRTUALAB 
 
ATENÇÃO: 
SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO 
BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE 
ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. 
 
1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 
 
2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox; 
 
3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 
 
4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 
 
5. Realize teste de velocidade da internet. 
 
Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos 
Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção 
de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://cliente.grupoa.com.br. 
Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com 
nossa central de suporte. Conte conosco! 
 
 
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PERGUNTAS FREQUENTES 
 
 
1) O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. 
 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. 
 
d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> 
“Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o 
computador. 
 
 
 
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2) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente 
novamente. 
 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Verifique se o navegador está atualizado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
COMPREENDENDO O FUNCIONAMENTO DO 
 EXPERIMENTO 
Para dar início ao laboratório virtual de viscosímetro de Stokes, é necessário 
apresentar os principais recursos disponíveis. Após o carregamento, será exibido um 
Guia de utilização, onde serão explicados alguns mecanismos de operação necessários 
durante a operação dos componentes. 
Utilize a barra de rolagem para realizar a leitura de todo o texto no guia, clicando em 
FECHAR somente após a leitura. 
 
Importante: Realize a leitura deste Guia de utilização pois as funcionalidades nele 
apresentadas serão aplicadas durante todo o laboratório. 
Durante a realização do laboratório virtual, estarão disponíveis na tela algumas opções 
auxiliares. 
 
 
A janela de Visualização permite selecionar entre quatro opções de câmeras pré-
estabelecidas, elas devem ser utilizadas para que o experimento seja monitorado de 
um ponto de vista adequado, além de permitir que os principais componentes sejam 
visualizados da melhor forma possível. 
Dica: Atalhos no teclado são disponibilizados para mudar a opção de Visualização. O 
atalho é exibido do lado esquerdo de cada opção. Por exemplo, ao pressionar Alt+3 
(as duas teclas devem ser pressionadas simultaneamente) a câmera “Topo dos tubos” 
será exibida. 
A janela de Objetos exibe algumas opções de equipamentos, ao selecionar algum 
deles o equipamento em questão será destacado em vermelho, facilitando a 
localização do objeto. 
Dica: A janela de visualização e de objetos podem ser expandidas ou recolhidas de 
acordo com a necessidade do usuário, bastando clicar na região do título. 
O botão com engrenagem é utilizado para acessar o menu de OPÇÕES, onde o 
experimento pode ser reiniciado. Já o botão com o caderno fornece um bloco de notas 
que pode ser utilizado para escrever comentários ou guardar valores que serão 
obtidos no laboratório virtual. 
 
VELOCIDADE DE ESCOAMENTO 
 
Para encontrar a velocidade de escoamento das esferas metálicas é necessário que 
sejam feitas diversas medidas do tempo de queda entre dois pontos conhecidos. 
Dica: Quando o mouse é posicionado sobre um equipamento, são disponibilizadas 
algumas opções, ao pressionar Ctrl é apresentada na parte inferior da tela uma 
descrição do equipamento, auxiliando na diferenciação entre eles. 
⚫ Clique com o botão esquerdo do mouse no cronômetro. 
Perceba que o sistema de um cronômetro está disponível na lateral direita da tela. O 
botão esquerdo do cronômetro inicia/para a contagem e o botão direito reinicia a 
contagem exibida no display. Também é possível utilizar a tecla “Espaço” para 
iniciar/parar a contagem do cronômetro, facilitando na aquisição de dados. 
 
 
Acima do cronômetro é exibido uma janela com a escala de tempo. Esta ferramenta é 
disponibilizada neste laboratório virtual pois alguns dos fenômenos observados 
durante os experimentos podem ser muito rápidos, o que tornaria a obtenção de 
dados muito difícil. Na escala de tempo, o usuário pode definir uma passagem de 
tempo até 10 vezes menor que o tempo real. O cronômetro é ajustado para 
reconhecer a escala em utilização, então o valor exibido no display sempre estará 
condizente com o intervalo de tempo que se passou durante o experimento. 
Exemplo: Para uma esfera em queda livre na água passar pela marcação de 100 
milímetros e atingir a marcação de 800 milímetros, o tempo necessário é de 0,8 
segundos. Ao configurar a escala de tempo para 0,1x, o tempo que a esfera vai 
demorar para percorrer a distância estabelecida é de 8 segundos, porém a medida 
exibida no cronômetro será de 0,8 segundos. Com isso a coleta de dados não é afetada 
e sua realização é facilitada! 
⚫ Realize algumas operações como o cronômetro e com a escala de tempo para se 
familiarizar com a operação deste, facilitando suas utilizações durante as 
medições. 
⚫ Clique na esfera metálica de 10 mm de diâmetro. 
⚫ Com as opções de movimentação da esfera disponibilizadas, pressione a tecla Q 
para movê-la para o tubo de água. 
 
Observação: Uma animação que representa a higienização da esfera é realizada para 
garantir que a esfera utilizada no experimento está com asuperfície livre de impurezas 
ou contaminações. 
A esfera metálica será posicionada no tubo que contém água antes do início da escala 
milimetrada encontrada ao longo do tubo de acrílico. Com o mouse sobre tubo, ficam 
disponíveis as opções de “SOLTAR ESFERA (Q)” e “COLOCAR ESFERA SOBRE A MESA 
(W)”. Perceba que no canto inferior esquerdo da tela é exibida uma vista ortogonal à 
esfera, que pode auxiliar nas medições. 
 
Importante: Uma distância precisa ser estabelecida para que o tempo de queda da 
esfera seja medido. O intervalo utilizado neste experimento será entre a escala de 100 
mm e 900 mm. Então quando a esfera chegar em 100 mm a contagem do cronômetro 
deve ser iniciada e quando a esfera chegar em 900 mm a contagem do cronômetro 
deve ser parada. 
Dica: Utilize a tecla “Espaço” para iniciar/parar o cronômetro e regule a escala de 
tempo de acordo com a necessidade. 
⚫ Com o mouse sobre o tubo com água, clique na tecla Q para soltar a esfera. 
⚫ Cronometre o tempo de queda da esfera, inserindo o valor encontrado na tabela 
1. 
Para remover a esfera do fundo, pressione a tecla Q enquanto o mouse se encontra 
em qualquer ponto do tubo. 
 
⚫ Repita o procedimento de medida do tempo de queda mais três vezes, 
preenchendo as medidas de tempo necessário para preencher a coluna de tempo 
de queda para o diâmetro da esfera que está sendo utilizada. 
⚫ Realize os cálculos necessários para encontrar a média do tempo de queda e 
velocidade média da tabela 1. 
Tubo com Água 
Diâmetro 
da Esfera 
Tempo de queda (s) 
Média do Tempo 
de queda (s) 
Distância 
Percorrida (m) 
Velocidade 
Média (m/s) 
10 mm 
8 mm 
6 mm 
5 mm 
Tabela 1 - Dados experimentais da água. 
⚫ Repita o procedimento realizado nesta etapa para as esferas metálicas com 
diâmetro de 8, 6 e 5 mm, completando a tabela 1. 
⚫ Repita o procedimento realizado nesta etapa para o tubo com água para os tubos 
com óleo 5W20 e com glicerina, preenchendo as tabelas 2 e 3. 
Tubo com Óleo 5W20 
Diâmetro 
da Esfera 
Tempo de queda (s) 
Média do Tempo 
de queda (s) 
Distância 
Percorrida (m) 
Velocidade 
Média (m/s) 
10 mm 
8 mm 
6 mm 
5 mm 
Tabela 2 - Dados experimentais do óleo 5W20. 
Tubo com Glicerina 
Diâmetro 
da Esfera 
Tempo de queda (s) 
Média do Tempo 
de queda (s) 
Distância 
Percorrida (m) 
Velocidade 
Média (m/s) 
10 mm 
8 mm 
6 mm 
5 mm 
Tabela 3 - Dados experimentais da glicerina. 
 
DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE 
 
A lei de Stokes pode ser utilizada para, em determinadas condições, encontrar a 
viscosidade de um fluido. Quando as condições não são atendidas, não existe garantia 
de que o resultado encontrado será confiável. 
⚫ Utilize as velocidades encontradas na tabela 1 para preencher a coluna adequada 
da tabela 4. 
Importante: Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação 
8 do resumo teórico, é necessário saber o valor de R (raio interno do tubo), que no 
caso deste laboratório virtual é de 22 milímetros. 
⚫ Realize o cálculo da velocidade corrigida para cada esfera metálica e preencha a 
coluna adequada da tabela 4. 
Para o cálculo da viscosidade dinâmica neste experimento, deve ser utilizada a 
equação 9 do resumo teórico. Todos os dados necessários para aplicar esta equação, 
além daqueles encontrados nas preenchidas anteriormente, são apresentados na lista 
abaixo: 
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (água) é de 1000 kg/m³ 
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (5w20) é de 852 kg/m³ 
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (glicerina) é de 1250 kg/m³ 
𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kg/m³ 
𝑔 é de 9,81 m/s² 
 
⚫ Realize o cálculo da viscosidade dinâmica para cada esfera metálica e preencha a 
coluna adequada da tabela 4. 
⚫ Com os dados obtidos no passo anterior, calcule a viscosidade cinemática para 
cada esfera metálica e preencha a coluna adequada da tabela 4 
Importante: Os valores reais da viscosidade cinemática dos fluidos utilizados neste 
experimento são: 
➢ A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s. 
➢ A viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 5,05 × 10−5 m²/s. 
➢ A viscosidade cinemática da glicerina é de 6,61 × 10−4 m²/s. 
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte 
formula: 
𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 =
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
× 100 
⚫ Realize o cálculo do erro relativo percentual para cada viscosidade cinemática 
encontrada e preencha a coluna adequada da tabela 4. 
 
Fluido: Água 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média (m/s) 
Velocidade 
Corrigida (m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro Relativo 
Percentual 
10 mm 
8 mm 
6 mm 
5 mm 
Tabela 4 - Dados para análise da água. 
Compare os valores encontrados para a viscosidade cinemática de forma 
experimental com o valor da viscosidade cinemática real. Os valores encontrados da 
tabela 4, podem ser utilizados para representar a viscosidade cinemática da água? 
Justifique. 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
Quais são as principais fontes de erros para este experimento? 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
⚫ Repita o procedimento da etapa de determinação da viscosidade para preencher 
a tabela 5. 
Fluido: 5w20 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média (m/s) 
Velocidade 
Corrigida (m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro Relativo 
Percentual 
10 mm 
8 mm 
6 mm 
5 mm 
Tabela 5 - Dados para análise do óleo 5w20. 
Compare os valores encontrados para a viscosidade cinemática de forma 
experimental com o valor da viscosidade cinemática real. Os valores encontrados da 
tabela 5, podem ser utilizados para representar a viscosidade cinemática da água? 
Justifique. 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
Quais são as principais fontes de erros para este experimento? 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
⚫ Repita o procedimento da etapa de determinação da viscosidade para preencher 
a tabela 6. 
Fluido: Glicerina 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média (m/s) 
Velocidade 
Corrigida (m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro Relativo 
Percentual 
10 mm 
8 mm 
6 mm 
5 mm 
Tabela 6 - Dados para análise da glicerina. 
Compare os valores encontrados para a viscosidade cinemática de forma 
experimental com o valor da viscosidade cinemática real. Os valores encontrados da 
tabela 6, podem ser utilizados para representar a viscosidade cinemática da água? 
Justifique. 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
Quais são as principais fontes de erros para este experimento? 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________ 
___________________________________________________________________________________