TENSÃO DE CISALHAMENTO E VISCOSIDADE: ENTENDENDO O EXERCÍCIO PRÁTICO

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Neste conteúdo vamos analisar um exercício prático relacionado à tensão de cisalhamento, viscosidade dinâmica e cinemática, conceitos fundamentais na mecânica dos fluidos. A proposta é entender como essas variáveis se relacionam em um sistema de placas paralelas com um fluido entre elas.

O problema é definido da seguinte forma: duas placas paralelas estão separadas por uma distância de 2 mm. A placa superior se move com uma velocidade constante de 4 m/s, enquanto a inferior está fixa. O espaço entre as placas é preenchido com óleo de viscosidade cinemática igual a 0,1 stokes (ou 1,0 × 10°⁻µ m²/s) e massa específica de 830 kg/m³. O objetivo é calcular a tensão de cisalhamento gerada no óleo.

Primeiro, é feita a conversão de unidades para o Sistema Internacional, o que é essencial para garantir consistência nos cálculos. A viscosidade dinâmica (μ) é obtida multiplicando-se a viscosidade cinemática pela massa específica:

μ = ν × ρ = 1,0 × 10⁻⁵ m²/s × 830 kg/m³ = 8,30 × 10⁻³ Pa.s

Com esse valor, podemos calcular a tensão de cisalhamento (τ) usando a equação:

τ = μ × (dv/dy)

Onde dv é a variação da velocidade (4 m/s) e dy é a distância entre as placas (2 × 10⁻³ m):

τ = 8,30 × 10⁻³ Pa.s × (4 / 2 × 10⁻³) = 16,6 Pa (ou N/m²)

Portanto, a tensão de cisalhamento exercida no óleo é de 16,6 N/m². Este é um exemplo clássico que demonstra como aplicar conceitos teóricos em problemas práticos, essenciais para o entendimento e dimensionamento de sistemas com fluidos viscosos.