Quais os tipos de fluidos não newtonianos? Descreva como cada um deles se comportam, de exemplo e equacione a tensão de cisalhamento em função da deformação.
Passo 1
Beleza! Vamos resolver essa questão sobre fluidos não newtonianos. A gente vai precisar entender os diferentes tipos desses fluidos, como eles se comportam, exemplos de cada um e como relacionar a tensão de cisalhamento com a deformação usando fórmulas matemáticas. Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, é importante saber que os fluidos não newtonianos são aqueles cuja viscosidade muda conforme a taxa de deformação (ou cisalhamento). Diferente dos fluidos newtonianos, como a água, que têm viscosidade constante independentemente da força aplicada.
Passo 3
1. Fluido Pseudoplástico (Shear-Thinning)
Esses fluidos diminuem a viscosidade quando a taxa de cisalhamento aumenta. É como aquele ketchup que fica mais fácil de sair da embalagem quando você dá mais força.
-
Exemplo: Tinta, sangue, alguns tipos de polímeros.
-
Equação da Tensão de Cisalhamento:Onde:
-
é a tensão de cisalhamento, -
é a constante de consistência, -
é a taxa de deformação, -
para pseudoplásticos.
-
Passo 4
2. Fluido Dilatante (Shear-Thickening)
A gente tem o oposto dos pseudoplásticos. Aqui, a viscosidade aumenta com a taxa de cisalhamento. É como uma mistura de amido e água: quando você bate rápido, ela fica dura.
-
Exemplo: Mistura de amido de milho com água, algumas suspensões de partículas.
-
Equação da Tensão de Cisalhamento:Onde:
- Os símbolos são os mesmos do pseudoplástico,
- Mas
para dilatantes.
Passo 5
3. Plástico de Bingham
Esse tipo de fluido se comporta como um sólido até que uma tensão de cisalhamento mínima seja aplicada. Depois disso, ele flui como um fluido newtoniano.
-
Exemplo: Argamassa, pasta de dente.
-
Equação da Tensão de Cisalhamento:Onde:
-
é a tensão de escoamento mínima, -
é a viscosidade, -
é a taxa de deformação.
-
Passo 6
4. Fluido Tixotrópico
Esses fluidos reduzem sua viscosidade ao longo do tempo quando submetidos a uma taxa de cisalhamento constante. Quando a força é removida, a viscosidade volta a aumentar.
-
Exemplo: Gel de cabelo, alguns tipos de tinta.
-
Descrição: A viscosidade
depende tanto da taxa de cisalhamento quanto do tempo . Geralmente representada por: Onde:-
é a viscosidade inicial, -
é uma constante relacionada à estrutura do fluido.
-
Passo 7
5. Fluido Rheopectico
Esse é o inverso do tixotrópico. A viscosidade aumenta com o tempo sob uma taxa de cisalhamento constante.
-
Exemplo: Alguns lubrificantes, gomas de mascar.
-
Descrição: Similar ao tixotrópico, mas a viscosidade cresce com o tempo:Onde os símbolos têm os mesmos significados, mas a viscosidade aumenta com o tempo.
Resposta
Então, resumindo, os principais tipos de fluidos não newtonianos são:
-
Pseudoplásticos (Shear-Thinning): Viscosidade diminui com o aumento da taxa de cisalhamento. Exemplo: tinta. Equação:
com . -
Dilatantes (Shear-Thickening): Viscosidade aumenta com a taxa de cisalhamento. Exemplo: mistura de amido e água. Equação:
com . -
Plásticos de Bingham: Comportam-se como sólidos até uma tensão mínima. Exemplo: argamassa. Equação:
. -
Tixotrópicos: Viscosidade diminui com o tempo sob cisalhamento. Exemplo: gel de cabelo. Equação:
. -
Rheopecticos: Viscosidade aumenta com o tempo sob cisalhamento. Exemplo: gomas de mascar. Equação:
.
Espero que isso ajude a entender melhor os diferentes tipos de fluidos não newtonianos e como eles se comportam!
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