Mecânica dos fluidos/Viscosidade: diferenças entre revisões

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MATERIAIS DE CONTRUÇÃO
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''' AS CARACTERISTICAS DOS MATERIAIS SÓLIDOS E VISCOSOS'''
== Definição informal ==
 
[[Imagem:Aa large.jpg|thumb|A lava escorre mais veloz ou lentamente de acordo com sua viscosidade.]]
Em um sólido, as tensões derivam de deformações elásticas sofridas sob ação de forças externas. Em um fluido, as tensões derivam do fluxo resultante da aplicação dessas forças externas. A propriedade que um fluido tem de apresentar resistência às tensões cisalhantes é chamada de '''viscosidade'''. Por isso, diz-se que os sólidos são materiais ''elásticos'' e os fluidos, materiais ''viscosos''. Alguns materiais resultantes de misturas sólidos/líquidos apresentam propriedades ''viscoelásticas''.
 
'''PROPRIEDADE DOS MATERIAIS SÓLIDOS'''
== Definição formal ==
-São distinguidos po um arranjo ordenado de átomos(moleculas) que formam uma estrutura estável, chamada de rede cristalina.
{{wikipedia|Isaac Newton}}
-Dúteis e possuem brilho, caso dos metais, quando são polidos
[[Imagem:Viscosity.gif|thumb|200px|right|O líquido mostrado na parte de baixo tem viscosidade maior que o líquido mostrado na parte de cima.]]
-Suportam as temperaturas até um certo nível
-Empregue como aglomerantes em misturas para pavimentação e em betão armado
-Resistência a tração
 
'''PROPRIEDADE DOS MATERIAIS VISCOSOS'''
Considere-se um elemento de fluido, de dimensões <math>(\delta x,\delta y,\delta z)</math>, localizado entre duas placas paralelas ao plano XZ, uma delas movendo-se à velocidade <math>v_x</math> em relação à outra, devido à aplicação de uma força externa no sentido do eixo X. Chamemos <math>\delta A_y</math> à superfície de contato do elemento com a placa móvel e <math>\delta F_x</math> à força exercida pela placa sobre o elemento de fluido. É fácil ver que <math>\delta F_x</math> terá a direção do eixo X. No elemento de fluido aparecerá então a tensão <math>\tau_{yx}</math>, dada por
-São fluídos pegajosos resistentes a deformação e temperatura ambiente.
-Aglomerantes e melhor adesividade
-Grande sensibilidade a temperatura
-Quimicamente inertes
-Utilizados na fábrica de tinta, vernizes, etc
-Quando modificados com polímeros apresentam maior homogeneidade, durabilidade e comportamento elástico.
-Hidrofugos (repelem água) e impermeabilizantes.
 
ConsidereCosidere-se um elemento de fluido, de dimensões <math>(\delta x,\delta y,\delta z)</math>, localizado entre duas placas paralelas ao plano XZ, uma delas movendo-se à velocidade <math>v_x</math> em relação à outra, devido à aplicação de uma força externa no sentido do eixo X. Chamemos <math>\delta A_y</math> à superfície de contato do elemento com a placa móvel e <math>\delta F_x</math> à força exercida pela placa sobre o elemento de fluido. É fácil ver que <math>\delta F_x</math> terá a direção do eixo X. No elemento de fluido aparecerá então a tensão <math>\tau_{yx}</math>, dada por
 
 
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Em condições normais, a maioria dos fluidos comuns, como água, ar e gasolina são fluidos Newtonianos. Nos gases, a viscosidade absoluta tende a aumentar com a temperatura, enquanto que, nos líquidos, ela tende a diminuir. Das fórmulas acima, temos ainda que, quanto mais próximas as placas, maior a tensão de cisalhamento.
 
'''FLUÍDOS NÃO NEWTONIANOS'''
== Fluidos não Newtonianos ==
 
Alguns fluidos comuns, como a pasta de dentes, não são fluidos Newtonianos. A pasta de dentes comporta-se como um sólido quando dentro do tubo, comporta-se como um fluido quando o tubo é apertado, e volta a comportar-se como um sólido quando em repouso sobre a escova de dentes. Pode-se dizer que existe uma tensão de cisalhamento limiar <math>\tau_T</math>, acima da qual ela se comporta como um fluido. Fluidos com essa característica, dos quais a argila e a lama são outros exemplos, são chamados ''plásticos ideiais'' (ou ''plásticos de Bingham'') e podem ser modelados pela equação
 
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Existem também os fluidos viscoeláticos, já citados, que podem retornar à forma original após sofrer uma deformação.
 
'''CLASSIFICAÇÃO DOS FLUÍDOS'''
== Classificação dos fluxos ==
 
[[Image:Laminar and turbulent flows.svg|thumb|250px|left|Movimento de uma partícula em fluxo laminar (a) e em fluxo turbilhonário (b).]]
[[Image:Flusso laminare.gif|thumb|250px|right|Fluxo laminar.]]
 
Alguns poucos problemas de mecânica dos fluidos podem ser resolvidos desprezando-se os efeitos da viscosidade; os fluxos nestes casos são chamados '''fluxos não viscosos'''. Na maioria dos casos, entretanto, a viscosidade deve ser levada em conta, mesmo seu valor sendo muito pequeno. '''Fluxos viscosos''' podem ser divididos em três tipos: '''fluxo laminar''', '''fluxo turbilhonário''' (ou '''fluxo turbulento''') e '''fluxo misto'''. No primeiro caso, as partículas do fluido movem-se todas à mesma velocidade e numa única direção; as partículas movem-se, assim, em camadas, ou lâminas. No segundo caso, a velocidade das partículas sofre flutuações aleatórias em todas as direções. No terceiro caso o comportamento das partículas apresenta características intermediárias entre os dois extremos.
 
Os fluxos também podem ser classificados em ''compressíveis'' e '' incompressíveis''. Líquidos são sempre considerados como incompressíveis, a não ser quando a pressão aplicada é muito alta; nestes caso, o líquido apresenta propriedades elásticas que devem ser levadas em conta. Gases são geralmente considerados fluidos compressíveis; contudo, quando a velocidade do fluxo é muito inferior à velocidade do som (o que se chama '''regime subsônico'''), as propriedades elásticas dos gases podem ser desprezadas e o fluxo ser considerado incompressível.
 
Finalmente, um fluxo pode ser classificado também como '''fluxo interno''', quando confinado em um duto, ou como '''fluxo externo''', em caso contrário. Exemplos de fluxo externo são o escoamento de água em um rio ou de ar em torno de uma asa de avião. Um caso especial de fluxo interno é o '''fluxo em canal aberto''', que ocorre em duto não completamente cheio do fluido em questão; caso contrário, o fluxo é chamado de '''fluxo de duto forçado'''.
 
== O princípio da aderência completa ==
 
''' PRINCÍPIOS DA ADERENCIA COMPLETA'''
O '''princípio da aderência completa''' (ing. ''no-slip condition'') estabelece que, em um escoamento, a região do fluido imediatamente em contato com uma superfície sólida permanece imóvel. Foi comprovado experimentalmente que esse princípio é válido para muitas situações de interesse, embora não em todas. Em particular, o princípio pode ser usado para fluxos de fluidos Newtonianos homogêneos e não muito rarefeitos.
 
== Exercícios resolvidos ==
 
* [[Curso de Mecânica dos Fluidos/Exercícios resolvidos/A1|A1]]
 
 
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{{AutoCat}}
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