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AL1.4 - EU E A FÍSICA 12 v3
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Exploração
AL Atividade Laboratorial 1.4
Coeficiente de viscosidade de um líquido
Objetivo geral: Reconhecer que um corpo em movimento num líquido fica sujeito a forças de resistência que
Metas específicas
■
Deduzir a expressão da velocidade terminal de uma esfera no seio de um fluido, dada a Lei de Stokes,
identificando as forças que nela atuam.
■
Medir as massas volúmicas do fluido e do material das esferas.
■
Justificar a escolha da posição das marcas na proveta para determinação da velocidade terminal.
■
Determinar velocidades terminais.
■
Verificar qual é o raio mais adequado das esferas para se atingir mais rapidamente a velocidade
terminal.
■
Justificar qual é o gráfico que descreve a relação linear entre a velocidade terminal e o raio das
esferas e determinar, por regressão linear, a equação da reta de ajuste.
■
Determinar o valor do coeficiente de viscosidade.
EP 27
Procedimento experimental
■
Efetuar a montagem tal como se apresenta
na fotografia.
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Colocar a proveta pequena, bem limpa e
seca, sobre o prato da balança e tarar.
■
Verter um pouco de glicerina na proveta e
registar o seu volume e a sua massa.
Repetir este procedimento para diferentes
volumes e massas de glicerina.
■
Medir com a craveira o diâmetro das
esferas e registar os seus valores.
■
Determinar, com a balança, a massa de um
conjunto de esferas iguais e registar os
seus valores. Repetir este procedimento
para as restantes esferas.
■
Encher cuidadosamente a proveta de 1 L com glicerina, evitando a formação de bolhas de ar.
■
Medir, com um termómetro, a temperatura da glicerina na proveta e registar o seu valor.
■
Colocar duas marcas na proveta com fita adesiva de cor. A marca superior deve ser colocada numa
zona onde as esferas possuam velocidade constante e a marca inferior deve ficar o mais perto
possível do fundo da proveta.
■
Medir, com a régua, a distância entre as duas marcas e registar o seu valor.
■
Deixar cair uma esfera na proveta e medir, com o cronómetro, o tempo que esta demora a percorrer a
distância entre as duas marcas. Registar esse valor.
■
Realizar, pelo menos, três ensaios.
■
Repetir o procedimento com esferas de diâmetros diferentes.
■
Retirar, com o auxílio de um íman, as esferas da proveta. Limpar as esferas e guardá-las.
■
Efetuar os cálculos necessários para a determinação:
Exclusivo do Professor
– das massas volúmicas da glicerina e do material das esferas;
– do valor da velocidade terminal das esferas;
– do coeficiente de viscosidade da glicerina.
■
Analisar os resultados obtidos e confrontá-los com as previsões teóricas.
Registos efetuados
Instrumentos de medida Incerteza de leitura
Proveta ± 0,5 mL
Balança ± 0,01 g
Régua ± 0,5 mm
EF12-CLAB © Porto Editora
Termómetro ± 0,1 ° C
Craveira ± 0,1 mm
Cronómetro ± 0,01 s
28 EP
■
Distância entre as marcas: d = (200,0 ± 0,5) mm
Esfera Δt / s r / mm
2,72
1 2,72 2,15
2,73
1,40
2 1,48 3,15
1,44
0,75
3 0,71 5,00
0,71
m / kg V / m3 ρ / kg m -3 ρ / kg m -3
‾
12,61 × 10 -3 10,0 × 10 -6 1,26 × 10 3
15,32 × 10 -3 12,0 × 10 -6 1,28 × 10 3 1,26 × 10 3
-3 -6 3
18,80 × 10 15,0 × 10 1,25 × 10
EP 29
vterminal /m s-1
0,30
0,25
vterminal = 9854,8r2 + 0,0336
R2 = 0,9957
0,20
0,15
0,10
0,05
0 5 10 15 20 25 r 2 x10-6/m2
Exclusivo do Professor
ηtabelado (20,5 ° C) = 1,40 Pa s
Análise de resultados
Com o material e o equipamento propostos e uma utilização correta dos mesmos, é possível atingir os
objetivos sugeridos na atividade.
Os resultados obtidos aproximam-se das previsões teóricas. Com efeito, o traçado da reta de
regressão, com um coeficiente de correlação ao quadrado de 0,9957, permite verificar que o valor da
velocidade terminal é diretamente proporcional ao quadrado do raio da esfera.
O valor experimental obtido para o coeficiente de viscosidade da glicerina apresenta um erro
EF12-CLAB © Porto Editora
30 EP
2 Explique o facto de não se iniciar a medição do tempo de queda a partir da superfície do líquido.
Não se inicia a medição do tempo de queda a partir da superfície do líquido porque nessa primeira fase o
movimento não é uniforme. Este só se verifica quando é atingida a condição de equilíbrio dinâmico e a
esfera atinge a velocidade terminal.
4 Indique a expressão que permite calcular o módulo da impulsão exercida pela glicerina sobre a esfera.
A expressão que permite calcular o módulo da impulsão exercida pela glicerina sobre a esfera é:
4 π r3 ρ g
I = mlíq deslocado g ⇔ I = ρlíq Vlíq deslocado g ⇔ I = __ líq
3
EP 31