Protocolo Experimental Archivo

´
Física 12º Ano
Escola
Secundária
Dr. Francisco Fernandes
Actividade laboratorial 1.5 : Coeficiente de viscosidade de um
Líquido.
Lopes
Introdução:
A viscosidade dos líquidos é uma propriedade que os pode tornar mais ou menos adequados para
certos fins. Os óleos lubrificantes utilizados em automóveis, por exemplo, estão disponíveis com várias
viscosidades e a escolha do óleo mais adequado depende das temperaturas habituais do local onde o
veículo circula (Investiga).
Com este trabalho pretende-se determinar o coeficiente de viscosidade de um líquido, a partir da
velocidade terminal de um corpo em queda no líquido.
Objectivos do trabalho:




Identificar as forças que actuam num corpo que cai sob a acção da gravidade, no seio de um
líquido viscoso e aplicar a segunda lei de Newton.
Medir massas volúmicas.
Determinar a velocidade terminal de um corpo que cai no seio de um fluído viscoso.
Determinar o coeficiente de viscosidade de um líquido.
Fundamentação Teórica:
Sabemos que quando um corpo se encontra em movimento num fluído, este exerce no corpo uma força
de resistência ao movimento. Esta força depende: das propriedades do fluido; da forma e dimensões e
do módulo da velocidade do corpo.
Verifica-se que a força de resistência em fluidos aumenta quando a velocidade do corpo aumenta,
relacionando-se com a viscosidade da seguinte forma:
Fresistência  Kv
Onde :
K – é uma constante que depende da forma e do fluido e das dimensões do corpo; tem unidades de
distância e que para uma esfera metálica de raio r é: 6r
 - é o coeficiente de viscosidade do fluido; tem unidades de pressão vezes tempo.
Fazendo o balanço das forças que actuam na esfera metálica quando ela atinge a velocidade terminal
chegamos à expressão:
2(  esfera   líquido) g 2
vter min al 
r (a uma dada temperatura)
9
Esta expressão pode ser utilizada para medir o coeficiente de viscosidade de um líquido, medindo
previamente o módulo da velocidade terminal e conhecendo as massas volúmicas da esfera , do líquido
bem como o raio da esfera.
Questões pré - laboratoriais
1. Que relação há entre a força de resistência e a velocidade quando um corpo cai com baixa
velocidade no interior de um fluído?
2. Como se pode determinar experimentalmente a massa volúmica do fluido e do metal?
1
´
Física 12º Ano
Escola
Secundária
Dr. Francisco Fernandes
Actividade laboratorial 1.5 : Coeficiente de viscosidade de um
Líquido.
Lopes
3. Uma vez atingida a velocidade terminal, o moviento da esfera passa a ser uniforme. Diga como
poderia determinar o valor da velocidade terminal da esfera.
Trabalho Laboratorial
Material
 Proveta grande cheia com glicerina.
 Craveira
 Esferas de metal de diâmetros diferentes.
 Proveta pequena.
 Cronómetro.
 Termómetro.
 Balança.
 Régua.
 Fita adesiva de cor.
Procedimento experimental


Identifique o material e equipamento que tem na sua mesa.
Face aos objectivos do trabalho e ao material disponibilizado, conceba um procedimento
experimental que lhe permita determinar:
 As massas volúmicas da glicerina e do material em estudo.
 O valor da velocidade terminal de várias esferas que caem no interior do líquido.
 O coeficiente de viscosidade da glicerina.
Não se esqueça de :
 Realizar, pelo menos, três ensaios com esferas do mesmo material e com o mesmo diâmetro.
 Repetir os ensaios utilizando esferas de outros diâmetros.
 Para cada esfera fazer três medições do tempo para minimizar a incerteza experimental.
 Registar a incerteza associada às grandezas medidas.
Registo e análise dos resultados
 Apresente em tabelas os dados recolhidos.
 Faça os cálculos necessários para determinar as massas volúmicas e a velocidade terminal.
 Use a folha de Excel para traçar o gráfico da velocidade terminal em função do quadrado do
raio das esferas e determinar por regressão linear a equação da recta de ajuste.
 Determine o coeficiente de viscosidade da glicerina a partir do declive da recta que melhor se
ajusta aos dados experimentais no gráfico.
 Analise os resultados obtidos e confronte-os com os previstos teoricamente, apresentando
explicações para eventuais diferenças.
 Compare o valor do coeficiente de viscosidade com o de outros óleos, interpretando as
diferenças nos valores e fundamentando a sua escolha para a função em que cada fluido é
normalmente utilizado.
2
´
Escola
Secundária
Física 12º Ano
Dr. Francisco Fernandes
Actividade laboratorial 1.5 : Coeficiente de viscosidade de um
Líquido.
Lopes
3