FENTRANS - 4 - David

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ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
DAVID GONÇALVES DA SILVA 
1900037 
 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE 4 – FENÔMENOS DE TRANSFORTE 
VISCOSIDADE E FLUXOS – VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
 
 
 
 
 
 
Itaperuna 
2021 
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VISCOSIDADE E FLUXOS – 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 3 
2. OBJETIVOS .................................................................................................................................. 3 
3. JUSTIFICATIVA ........................................................................................................................... 3 
4. MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................................................... 4 
5. PRÉ-TESTE .................................................................................................................................. 5 
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................................. 6 
7. PÓS-TESTE .................................................................................................................................. 8 
8. CONCLUSÕES ............................................................................................................................ 9 
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................... 9 
 
 
 
 
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VISCOSIDADE E FLUXOS – 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
A viscosidade é a propriedade reológica que caracteriza os fluidos 
newtonianos. “A viscosidade é a medida da fricção interna de um fluido que resiste 
ao escoamento. A fricção torna-se aparente sempre que a camada do fluido se move 
em relação a outra. Quanto maior a fricção maior será a força necessária para 
provocar movimento, ao qual se chama shear. Fluidos muitos viscosos requerem 
maiores forças para se moverem que os fluidos menos viscosos”. (MONTE NEGRO, 
2012, pg.1) 
A viscosidade de um fluido pode ser determinada de várias formas. No 
experimento realizado, utilizou-se o viscosímetro de Stokes que se baseia na 
velocidade e tempo de queda de uma esfera em um determinado fluido, neste caso 
foram utilizados óleo de motor e Glicerina. 
Este laboratório virtual realiza um estudo sobre a viscosidade, uma propriedade 
dos fluidos de grande importância para diversos setores da engenharia e indústria. A 
análise e manipulação da viscosidade dos fluidos possibilita a criação produtos que 
atendem às necessidades do mercado. O viscosímetro de Stokes (Figura 1) é um dos 
métodos para encontrar a viscosidade de fluidos, possibilitando a realização de 
diversas medidas e cálculos que reforçam os conceitos teóricos a prendidos na sala 
de aula. Como parte das atividades deste laboratório, iremos realizar a análise do 
deslocamento de esferas metálicas com diferentes diâmetros, quando imersas em 
fluidos com viscosidades distintas 
2. OBJETIVOS 
Esta prática tem como objetivo determinar a viscosidade de dois fluídos, água 
e glicerina, com a utilização do laboratório virtual da Algetec, viscosímetro de Stokes 
e aplicar as fórmulas relacionadas à viscosidade estudadas. 
3. JUSTIFICATIVA 
 Os ensaios realizados são de grande importância, pois servem para verificar 
suas propriedades, realizar analise de risco, analisar a possibilidade de ocorrer falhas, 
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VISCOSIDADE E FLUXOS – 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
verificar oque pode ocorrer com o material sob condições de trabalho, entre outras 
características. 
4. MATERIAIS E MÉTODOS 
 4.1 MATERIAIS UTILIZADOS 
➢ Tubo de acrílico contendo água com escala em milímetro. 
➢ Tubo de acrílico contendo glicerina com escala em milímetro 
➢ Cronometro 
➢ Imã de Neodímio 
➢ Esfera com 10 mm de diâmetro 
➢ Esfera com 8 mm de diâmetro 
➢ Esfera com 6 mm de diâmetro 
➢ Esfera com 5 mm de diâmetro 
➢ Temperatura: 26,5 ºC 
 
 4.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
Figura 1: Laboratório virtual de Viscosímetro de Stokes 
Fonte: Algetec 
 
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VISCOSIDADE E FLUXOS – 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
Acessando o laboratório virtual de viscosímetro da Stokes da Algetec, pode-se 
visualizar as ferramentas necessárias para realizar testes de viscosidade a uma 
temperatura ambiente de 26,5 ºC, visualiza-se uma bancada contendo os tubos de 
acrílico presos a um suporte, as esferas de diâmetros diferentes e um cronometro. 
Para realizar o experimento, preencheu-se um tubo com glicerina e outro com 
água, ambos de 0 a 900mm. 
Pegando-se as esferas uma a uma da maior para a menor e introduzindo no tubo 
contendo água, utilizou-se o cronometro para marcar o tempo que cada uma delas 
demorou para atingir o fundo do tubo de acrílico. 
Para retornar a esfera até a parte superior do tubo, foi necessário um imã. 
Realizou-se o mesmo procedimento com o tubo contendo glicerina. 
5. PRÉ-TESTE 
1) UM FLUIDO PODE SER CONSIDERADO NEWTONIANO QUANDO: 
Sua viscosidade não varia com diferentes tensões de cisalhamento e com o 
tempo. 
2) COMO A VISCOSIDADE ABSOLUTA EM FLUIDOS NEWTONIANOS NO 
ESTADO LÍQUIDO SE COMPORTA COM O AUMENTO DA TEMPERATURA? 
A viscosidade absoluta diminui. 
3) LEIA AS AFIRMAÇÕES ABAIXO E ASSINALE A CORRETA: 
A viscosidade cinemática da água é maior que a viscosidade cinemática do 
mercúrio. A viscosidade cinemática da água é 1,01 x 10-6 m2/s e a viscosidade 
cinemática do mercúrio é 1,16 x 10-7 m2/s. 
4) O COEFICIENTE DE REYNOLDS É UM NÚMERO ADIMENSIONAL 
AMPLAMENTE UTILIZADA NA MECÂNICA DOS FLUIDOS PARA IDENTIFICAR O 
REGIME DE ESCOAMENTO DOS FLUIDOS. EM RELAÇÃO AO NÚMERO DE 
REYNOLDS É CORRETO AFIRMAR: 
A viscosidade dinâmica ou a viscosidade cinemática podem ser utilizadas para 
encontrar o número de Reynolds. 
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VISCOSIDADE E FLUXOS – 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
5) Quais são as forças que atuam sobre uma esfera, imersa em um fluido 
newtoniano, que se encontra em queda livre e com velocidade terminal? 
Peso, força de arrasto e empuxo; estas forças se encontram equilíbrio de acordo 
com a equação: P = Fd + E. 
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
O objetivo do experimento era determinar as viscosidades dos fluidos (água e 
glicerina) utilizando o viscosímetro de Stokes. 
Coloraram-se 4 esferas de aço nos tubos de acrílico contendo a água e a 
glicerina, nessa etapa o objetivo era cronometrar o tempo necessário até a esfera 
percorrer os 900 mm e atingir o fundo do tubo. Após a realização desse passo 
encontrou-se os seguintes resultados. 
o Água: Distância de 900mm 
Tabela 1 – dados utilizando fluido água 
Diâmetro 
da esfera 
Tempo de queda (s) 
Tempo 
médio 
(seg) T1 T2 T3 
10mm 0,69 0,69 0,68 0,686667 
8mm 0,77 0,76 0,78 0,77 
6mm 0,91 0,92 0,91 0,913333 
5mm 0,87 0,87 0,88 0,873333 
 
o Glicerina: Distância de 900mm 
Tabela 2 – dados utilizando fluido glicerina 
Diâmetro 
da esfera 
Tempo de queda (s) 
Tempo 
médio 
(seg) T1 T2 T3 
10mm 3,26 3,32 3,29 3,29 
8mm 4,99 4,95 4,98 4,973333 
6mm 8,07 7,99 8,02 8,026667 
5mm 11,05 10,99 11,06 11,03333 
 
Para a realização dos cálculos foram adotados os seguintes valores pré-
estabelecidos. 
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VISCOSIDADE E FLUXOS – 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
ρ fluido (Água) = 1000 kg/m³ 
ρ fluido (Glicerina) = 1250 kg/m³ 
ρ esfera = 7850 kg/m³ 
g = 9,81m/s ² 
A fórmula da Velocidade corrigida. 
 
A fórmula da viscosidade dinâmica. 
 
Após as formulas terem sido resolvidas com os dados encontrados na prática, 
foi montado as seguintes tabelas. 
o Tubo de acrílico contendo Água. 
Tabela 3 – Resultados dos cálculos no fluido água. 
esfera - 
r (m) 
Velocidade 
(m/s) 
tubo 
R (m) 
V corrig. 
(m/s) 
Visc. 
Dinâmica µ 
(Pa.s) 
Visc. 
Cinemática 
ν (m²/s) 
Erro 
relativo (%) 
 
0,005 1,31 0,022 2,024545 0,1844 0,000184399 18583%0,004 1,17 0,022 1,680545 0,1422 0,000142173 14305% 
0,003 0,99 0,022 1,314 0,1023 0,000102281 10263% 
0,0025 1,03 0,022 1,310909 0,0712 7,11958E-05 7113% 
 
o Tubo de acrílico contendo Glicerina. 
Tabela 4 – Resultado de cálculos no Fluido Glicerina 
esfera - 
r (m) 
Velocidade 
(m/s) 
tubo 
R (m) 
V corrig. 
(m/s) 
Visc. 
Dinâmica µ 
(Pa.s) 
Visc. 
Cinemática 
ν (m²/s) 
Erro 
relativo (%) 
 
0,005 0,273556 0,022 0,422769 0,8508 0,000680656 3% 
0,004 0,180965 0,022 0,259932 0,8856 0,000708518 7% 
0,003 0,112126 0,022 0,148822 0,8701 0,00069609 5% 
0,0025 0,081571 0,022 0,103818 0,8662 0,000692946 5% 
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VISCOSIDADE E FLUXOS – 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
 
7. PÓS-TESTE 
1) O EXPERIMENTO DE QUEDA LIVRE UTILIZANDO OS 3 FLUIDOS 
DISTINTOS FOI FEITO COM ESFERAS METÁLICAS DE DIFERENTES 
DIÂMETROS. EM RELAÇÃO AOS EXPERIMENTOS REALIZADOS NA GLICERINA, 
EM QUAL ESFERA FOI ENCONTRADO O MENOR NÚMERO DE REYNOLDS? 
Esfera de 5 mm de diâmetro. 
2) DURANTE A EXECUÇÃO DO EXPERIMENTO FORAM REALIZADAS 
DIVERSAS MEDIDAS E CÁLCULOS PARA ENCONTRAR A VISCOSIDADE 
DINÂMICA DE DIFERENTES FLUIDOS. QUAL DOS FLUIDOS APRESENTOU 
MAIOR VISCOSIDADE DINÂMICA? 
A viscosidade dinâmica encontrada para a glicerina foi a maior entre os fluidos 
utilizados. 
3) EM RELAÇÃO A VISCOSIDADE CINEMÁTICA, ASSINALE A OPÇÃO 
CORRETA: 
A viscosidade cinemática é determinada pela divisão entre a viscosidade 
dinâmica e a densidade de um fluido. 
4) POR QUAL MOTIVO A CONTAGEM DO TEMPO PARA O CÁLCULO DA 
VELOCIDADE DA QUEDA LIVRE DA ESFERA É INICIADA APENAS QUANDO ELA 
ATINGE A MARCAÇÃO DE 100 MM NOS TUBOS DE ACRÍLICO? 
Para garantir que a esfera se encontra em sua velocidade terminal. Uma das 
condições para aplicar a Lei de Stokes é que a esfera deve estar em equilíbrio de 
forças, dessa forma a velocidade será constante durante o escoamento. 
5) DURANTE A REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO FORAM REALIZADAS 
MEDIÇÕES DO TEMPO QUE CADA ESFERA DEMORA PARA PERCORRER UM 
DETERMINADO ESPAÇO. EM RELAÇÃO AO ÓLEO 5W20, AO UTILIZAR ESFERAS 
COM DIÂMETRO CADA VEZ MAIOR, QUAL FOI TENDÊNCIA DO TEMPO DE 
QUEDA LIVRE? 
O tempo de queda diminuiu com o aumento do diâmetro das esferas. 
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VISCOSIDADE E FLUXOS – 
VISCOSÍMETRO DE STOKES 
 
8. CONCLUSÕES 
Com este experimento foi possível descobrir a viscosidade dos fluidos e analisar 
de uma forma prática as variações decorrentes do processo em cada segmento. 
Comprovamos também a eficácia do mesmo atingindo objetivo de entender o 
significado da Lei de Newton e compreender a importância da propriedade de 
viscosidade, para o escoamento de fluidos. 
 
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Halliday, Renick, Walker. Fundamentos de Física, v. 1 e 2. Editora LTC, 6° edição 
Livro de atividades experimentais (Física Experimental – Mecânica dos fluidos – 
Viscosímetro de Stokes) Cidepe. 
LABORATORIO VIRTUAL ALGETEC. Determinação da viscosidade de fluidos. 
Disponível em < https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/110/608dfffa7787a.html> 
acesso em abril 2021 
 
Figura 2: Aluno David Gonçalves utilizando o laboratório virtual viscosímetro de 
Stokes da Algetec. 
https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/110/608dfffa7787a.html