Exercícios sobre viscosidade (com gabarito explicado)
A viscosidade influencia diretamente o comportamento de fluidos em movimento e é essencial para entender diversos processos físicos. Ao explorar exercícios sobre esse tema, o estudante desenvolve a habilidade de aplicar conceitos teóricos na prática.
Este conteúdo apresenta situações que ajudam a consolidar o entendimento e aprimorar a resolução de problemas.
Questão 1
A viscosidade de um fluido é uma medida fundamental que está diretamente relacionada à:
a) Sua capacidade de absorver calor.
b) Sua resistência ao escoamento.
c) Sua tensão superficial.
d) Sua compressibilidade.
Resposta: alternativa B.
A viscosidade é definida como a resistência interna de um fluido ao fluxo ou escoamento. Ela quantifica o atrito entre as camadas do fluido que se movem em velocidades diferentes. Um fluido com alta viscosidade, como o mel, oferece grande resistência ao escoamento, enquanto um com baixa viscosidade, como a água, flui com facilidade.
Questão 2
De acordo com a lei de Poiseuille, a vazão de um fluido incompressível em um tubo cilíndrico é:
a) Diretamente proporcional ao quadrado do raio do tubo.
b) Inversamente proporcional à quarta potência do raio do tubo.
c) Diretamente proporcional à quarta potência do raio do tubo.
d) Inversamente proporcional ao comprimento do tubo.
Resposta: alternativa C.
A lei de Poiseuille estabelece que a vazão (Q) é diretamente proporcional à quarta potência do raio do tubo (r⁴), à diferença de pressão (ΔP) e inversamente proporcional ao comprimento do tubo (L) e à viscosidade (η) do fluido (Q = πr⁴ΔP / 8ηL). Isso significa que um pequeno aumento no raio do tubo resulta em um aumento dramático na vazão.
Questão 3
Um óleo lubrificante SAE 40 é comparado a um óleo SAE 10. É correto afirmar que:
a) O óleo SAE 40 possui menor viscosidade que o SAE 10 a uma mesma temperatura.
b) Ambos os óleos possuem a mesma viscosidade, independentemente da temperatura.
c) O óleo SAE 40 possui maior viscosidade que o SAE 10 a uma mesma temperatura.
d) A classificação SAE refere-se à densidade do óleo, não à sua viscosidade.
Resposta: alternativa C.
A classificação SAE (Society of Automotive Engineers) para óleos lubrificantes é baseada na viscosidade. Quanto maior o número SAE, maior é a viscosidade do óleo a uma temperatura padrão. Portanto, um óleo SAE 40 é significativamente mais viscoso (mais "grosso") do que um óleo SAE 10.
Questão 4
A viscosidade da maioria dos líquidos diminui com o aumento da temperatura. Este fenômeno é melhor explicado pelo(a):
a) Aumento da energia cinética média das moléculas, que facilita o deslizamento entre as camadas do fluido.
b) Aumento das forças intermoleculares de atração entre as moléculas do líquido.
c) Diminuição da densidade do líquido, reduzindo o atrito interno.
d) Formação de pontes de hidrogênio mais estáveis a altas temperaturas.
Resposta: alternativa A.
O aumento da temperatura fornece mais energia cinética às moléculas do líquido. Essa energia extra permite que as moléculas superem mais facilmente as forças de atração intermoleculares (como forças de London e pontes de hidrogênio) que causam a resistência ao fluxo. Consequentemente, as camadas do fluido deslizam umas sobre as outras com maior facilidade, e a viscosidade diminui.
Questão 5
Um fluido que apresenta viscosidade aparente constante, independentemente da tensão de cisalhamento aplicada, é classificado como:
a) Fluido não newtoniano dilatante.
b) Fluido não newtoniano pseudoplástico.
c) Fluido newtoniano.
d) Fluido tixotrópico.
Resposta: alternativa C.
Os fluidos newtonianos, como água e óleos simples, obedecem à lei de Newton da viscosidade. Neles, a tensão de cisalhamento é diretamente proporcional à taxa de deformação (gradiente de velocidade), e a constante de proporcionalidade (a viscosidade) permanece inalterada, não importa a força aplicada. Os outros tipos listados são fluidos não newtonianos, cuja viscosidade aparente varia com a tensão de cisalhamento.
Questão 6
O fenômeno da tixotropia, observado em alguns fluidos não newtonianos como certos géis e tintas, é caracterizado por:
a) Um aumento reversível da viscosidade sob a aplicação de tensão de cisalhamento.
b) Uma diminuição irreversível da viscosidade com o tempo de aplicação de tensão.
c) Uma diminuição reversível da viscosidade com o tempo de aplicação de tensão, recuperando a viscosidade original em repouso.
d) A viscosidade ser independente do tempo de aplicação da tensão.
Resposta: alternativa C.
A tixotropia é um comportamento reológico no qual a viscosidade do fluido diminui sob uma tensão de cisalhamento constante aplicada ao longo do tempo (o fluido "afina"). Quando a tensão é removida, a estrutura do fluido se reconstrói gradualmente e a viscosidade original é recuperada após um período de repouso. É um processo reversível dependente do tempo.
Questão 7
O número de Reynolds (Re) é um parâmetro adimensional crucial em mecânica dos fluidos. Para um dado diâmetro de tubo e um dado fluido, um aumento na velocidade do escoamento resultará em:
a) Uma diminuição do número de Reynolds, tornando o fluxo mais laminar.
b) Um aumento do número de Reynolds, tornando o fluxo mais turbulento.
c) Nenhuma alteração no número de Reynolds, pois ele é uma constante do fluido.
d) Uma diminuição da viscosidade cinemática do fluido.
Resposta: alternativa B.
O número de Reynolds é calculado por Re = (ρ v D) / η, onde ρ é a densidade, v é a velocidade, D é o diâmetro característico e η é a viscosidade dinâmica. A velocidade (v) está no numerador. Portanto, para um fluido e uma tubulação fixos (ρ, D, η constantes), um aumento na velocidade do escoamento levará diretamente a um aumento do número de Reynolds. Valores de Re mais altos estão associados a uma transição do regime laminar para o regime turbulento.
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Exercícios sobre Propriedades da Matéria (com gabarito explicado)
ALVES, Gustavo. Exercícios sobre viscosidade (com gabarito explicado). Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/exercicios-sobre-viscosidade-com-gabarito-explicado/. Acesso em:
