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:
  1. Pseudoplásticos (Shear-Thinning): Viscosidade diminui com o aumento da taxa de cisalhamento. Exemplo: tinta. Equação: com .
  2. Dilatantes (Shear-Thickening): Viscosidade aumenta com a taxa de cisalhamento. Exemplo: mistura de amido e água. Equação: com .
  3. Plásticos de Bingham: Comportam-se como sólidos até uma tensão mínima. Exemplo: argamassa. Equação: .
  4. Tixotrópicos: Viscosidade diminui com o tempo sob cisalhamento. Exemplo: gel de cabelo. Equação: .
  5. 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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