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FÍSICA EXPERIMENTAL II PRÁTICA 3 VISCOSIDADE Uberaba, 04/2018 Resumo: Este experimento consiste na estipulação da viscosidade de um fluído através da queda livre de esferas de metal com raios diferentes. Palavras-chave: Viscosidade, fluido, teórico. 1) Introdução A Viscosidade é uma característica inerente aos líquidos, que se relaciona a capacidade possuída por eles em fluir. Um líquido muito viscoso encontra mais dificuldade em fluir, e isso se deve principalmente forças intermoleculares presentes no líquido. A água, por exemplo, possui uma viscosidade superior à do benzeno, visto que as fortes interações intermoleculares da água de ligações de hidrogênio são mais fortes que as interações de London presentes no benzeno. Vale salientar ainda que a viscosidade pode sofrer alterações relacionadas à temperatura, provocadas por alterações na energia das moléculas. Nesta prática determinamos a viscosidade de líquidos (Glicerina) e comparamos com valores tabelados, analisando, com o auxílio de equipamentos como: sensores fotoelétricos para medição, cronômetro multifunções, tubo de vidro para acomodação do fluido e uma barra de alumínio com régua milimetrada; a velocidade de queda de duas esferas de diâmetros distintos. A imagem a seguir ilustra os materiais utilizados no experimento: Figura 1 - Esquema Viscosidade. Fonte: Manual do Aluno. Feito isso, foram anotados os valores obtidos para: Deslocamento y(m); Intervalo de tempo da queda da esfera através do tubo t(s); Velocidade terminal∆v(m/s) e Valor Médio da VelocidadeVm=∆y(m)/∆t(s). Feitas essas medições, calculamos a Viscosidade do Líquido por meio da equaçãoμ=(1/18)g (D² (ρesf-ρlíq))/v, que relaciona grandezas como o das esferas e do líquido, velocidade, aceleração da gravidade e comprimento do tubo; e comparamos os resultados obtidos com os valores tabelados. 2) Objetivos O objetivo do experimento foi aprender a determinar o valor da viscosidade de um líquido para, em seguida, comparar o valor encontrado com o valor tabelado. 3) Materiais e Procedimentos 3.1 Materiais - Tripé estrela com sapata - Barra em alumínio com régua milimetrada - 5 sensores fotoelétricos - Cronômetro - Tubo de vidro com Glicerina - Duas esferas de diâmetros diferentes - Acessórios para fixação do tubo de vidro - Imã de neodímio 3.2 Procedimentos Foi posicionado os 5 sensores fotoelétricos em distâncias de 10 cm em 10 cm para registrar os intervalos de tempo com que a esfera caia. Soltou-se a esfera de 6,35 mm de diâmetro em queda livre no tubo de vidro contendo a glicerina, os 5 sensores fotoelétricos determinaram os intervalos de tempo, com auxílio do cronômetro, nos quais a esfera deslocou-se até o fundo do tubo. O imã foi utilizado para retirar a esfera do tubo. Repetiu-se o procedimento com a esfera de 9 mm de diâmetro. Após anotados os intervalos de tempo se calculou a velocidade média e a viscosidade do líquido. 4) Resultados O experimento foi realizado, obtendo-se os valores para o deslocamento, tempo e velocidade terminal demonstrados na tabela 1 e 2. Os valores da viscosidade foram então calculados para cada diâmetro da esfera. 4.1 Esfera 1 Diâmetro da esfera D (mm): 6,35 Valor médio da velocidade da esfera quando solta no líquido (m/s): 0,3397 Valor calculado da viscosidade do líquido (Pa.s): 0,4226 Tempo total da queda da esfera até o fim do tubo (s): 2,9309 Tabela 1 - Intervalo de tempo decorrido no deslocamento móvel entre os sensores. Deslocamento (m) Intervalo de tempo (s) Velocidade terminal (m/s) 0,100 0,7253 0,1379 0,200 0,7264 0,2753 0,300 0,7366 0,4073 0,400 0,7428 0,5385 4.2 Esfera 2 Diâmetro da esfera D (mm): 9 Valor médio da velocidade da esfera quando solta no líquido (m/s): 0,5209 Valor calculado da viscosidade do líquido (Pa.s): 0,5737 Tempo total da queda da esfera até o fim do tubo (s): 1,9145 Tabela 2 - ntervalo de tempo decorrido no deslocamento móvel entre os sensores. Deslocamento (m) Intervalo de tempo (s) Velocidade terminal (m/s) 0,100 0,4744 0,2108 0,200 0,4776 0,4188 0,300 0,4808 0,6239 0,400 0,4818 0,8302 Comparando os valores tabelados com os valores encontrados no experimento, é possível notar uma diferença nos valores da viscosidade. Esse desvio pode ser explicado através da diferença de temperatura do valor tabelado com o experimento. Visto que, pelo valor tabelado o valor da viscosidade foi fornecido à uma temperatura de 18 °C, enquanto que no experimento foi determinado à temperatura ambiente. Desta forma, é possível notar a influência que a temperatura exerce sobre a viscosidade. 5) Conclusão Por meio deste experimentos, conclui-se que a área de contato de um objeto em queda livre em um fluido afeta sua aceleração e, por consequência, sua velocidade pontual até sua velocidade terminal. É percebido que a viscosidade, quando maior ela for, maior será a velocidade medida nos pontos do sensor. Esta propriedade está atrelada ao fato de que, quanto maior a área de contato do objeto em queda livre no fluido, menor será sua velocidade e, contudo, sua aceleração como percebido quando se analisa os resultados da esfera com diâmetro de 9 mm com a de 6,35 mm. Portanto, viscosidade é uma propriedade relacionada a energia necessária para que um objeto se movimente no fluído. 6) Referências bibliográficas HALLIDAY. D; RESNICK,R; WALKER. J. Fundamentos de Física Eletromagnetismo. 9 ed. Rio de Janeiro, RJ, LTC,2013.
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