UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

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UNIVERSIDADE TIRADENTES – UNIT 
Graduação em Engenharia Civil 
FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DE FLUIDOS PELO MÉTODO DE STOKES E 
A FORÇA DE ARRASTO DA ESFERA ESCOAMENTO NO FLUIDO 
 
1. OBJETIVOS 
Estudar o movimento de uma esfera em um meio viscoso. Verificar as condições para a lei de Stokes. 
Determinar o coeficiente de viscosidade de um líquido utilizando o método de Stokes. 
 
2. ROTEIROS 
- Roteiro pré-laboratório: 
Estudar previamente o assunto a ser abordado na prática; 
 
- Roteiro Laboratório: 
Formar duplas; 
Conferir os materiais e os equipamento, anotando e registando fotos para confecção do relatório; 
Coletar dados principais como diâmetro da esfera, massa e volume da esfera e fluido e temperatura da água; 
Anotar todos os dados anotado pela professora no quadro; 
Realizar o experimento; 
Anotar todos dos dados experimentais coletados. 
 
- Roteiro pós-laboratório: 
Realizar os cálculos necessários para determinação da viscosidade do fluido, número de Reynolds e da força 
de arrasto; 
Confrontar o que foi calculado com o visualizado durante a prática; 
Elaborar relatório conforme modelo disponibilizado na unidade I para a prática de Reynolds, pela professora e 
normas ABNT; 
Entregar o relatório 7 dias após a realização da prática via Google Classroom (relatório entregue depois do 
prazo não será pontuado). 
 
2. MATERIAIS 
Viscosímetro e acessórios; Esferas; Balança; Água, Balão Volumétrico; Glicerina ou outro fluido de 
densidade próxima; Paquímetro; Cronômetros; Termômetro; Recipiente (Becker); Régua ou Trena. 
 
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Viscosidade é uma característica dos líquidos que está relacionada com a sua habilidade de fluir. Quanto 
maior a viscosidade de um líquido (ou de uma solução) mais difícil o líquido flui e diz ser ele “viscoso”. A 
viscosidade é uma propriedade inerente do líquido devido à sua relação profunda com as forças 
intermoleculares. Quanto maiores estas forças, mais as moléculas permanecem unidas, não as permitindo fluir 
com facilidade. 
O movimento de um corpo em um meio viscoso é influenciado pela ação de uma força viscosa, Fv, 
proporcional à velocidade, v, conhecida como lei de Stokes. 
Professor (a): Dr. Nayara Bezerra Carvalho Data: 
Alunos: 
Se uma esfera de densidade maior que a de um líquido for solta na superfície do mesmo, no instante inicial a 
velocidade é zero, mas a força resultante acelera a esfera de forma que sua velocidade vai aumentando. Em 
outras palavras, a força gravitacional se equilibra com a força de empuxo e com a força resistente, ou viscosa, 
relacionada com a dificuldade da esfera em fluir pelo meio líquido (Figura 1). 
 
Figura 1: Forças que atuam numa esfera em um meio viscoso. 
 
 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 
O arranjo experimental deve ser montado conforme acima. A velocidade limite, V, será determinada 
experimentalmente a partir da distância pré-estabelecida medida com uma régua, e o tempo de percurso, t, 
entre as marcas, medido com um cronômetro. Serão utilizadas esferas (medir com paquímetro o raio da 
esfera). Determinar a densidade do fluido e da esfera utilizando uma proveta e balança (ρ = m / V), sabendo 
que o volume do cilindro é Vc = πr²h e da esfera é Ve = 4πr³/3. 
 
Figura 2: Aparato experimental do viscosímetro de Stokes. 
 
 
Principais cuidados: (i). É importante estimar o espaço necessário para atingir a velocidade limite, a partir da 
superfície da glicerina antes de posicionar os marcadores. (ii). Faça repetidas medidas de tempo de queda das 
esferas para diminuir o erro, principalmente para as esferas maiores. (iii). Retire cada esfera depois de cada 
medida. (iv). Não jogue as esferas mas coloque-as na superfície do líquido usando uma pinça para minimizar 
sua velocidade inicial. 
Determine o tempo de queda de cada uma das esferas e em seguida calcule sua velocidade. Determine a 
viscosidade da solução utilizando a Equação 1 abaixo. Compare com o dado de viscosidade na literatura no 
gráfico da Figura 2. 
 
 (1) 
 
Onde: g= aceleração da gravidade; D= diâmetro da esfera; ρs= densidade da esfera; ρf = densidade do fluido; 
V = velocidade terminal de queda livre, isto é, a razão entre a distância L e o intervalo de tempo Dt. 
 
 
Figura 3: Gráfico de viscosidade x temperatura. 
 
 
 
Calcule o número de Reynolds e a força de arrasto da esfera escoando sobre o fluido utilizando a Equação 2 e 
gráfico abaixo. 
 
 (2) 
 
Onde: CD - coeficiente arrasto; FD – força de arrasto; ρ - massa específica do fluido; V – velocidade e Aref é 
a área da esfera. 
 
 
Figura 4: Coeficiente de arrasto para escoamento sobre uma esfera lisa ou cilindro. 
 
 
 
REFERÊNCIA 
WHITE F.M. Mecânica dos Fluidos. 6. ed. Porto Alegre: AMGH, 2011, 890 p. 
FOX, R. W.; PRITCHARD, P. J.; MACDONALD, A. T. Introdução à Mecânica dos Fluidos, 8ª ed., Rio de 
Janeiro: LTC, 2014, 871 p. 
ÇENGEL, Y. A.; Cimbala, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. São Paulo: McGraw-
Hill, 2007, 816 p. 
BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos. São Paulo: Ed. Pearson, 2008, 217 p.