Tensão Superficial - Mecânica de Fluidos!

Tensão superficial é um efeito físico que ocorre na camada superficial de um líquido que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana elástica. As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula. As moléculas da superfície do líquido, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.

A tensão superficial está presente em situações interessantes: a superficial sem afundar no líquido, apesar de ser muito mais densa que a água. Este efeito permite que insetos caminhem sobre a água. Também permite que pequenos objetos de metal como agulhas ou lâminas flutuem na superfície da água. O uso de surfactantes e detergentes rompe a tensão superficial, por reduzir as forças de coesão entre as moléculas do líquido.

A tensão superficial da água é a mais alta de todos os líquidos, igual a 7,2 . 109 N. m-1.Isso explica vários fenômenos. Dentre eles, o principal:

Equipe: Renan Marcon Quarezemin /  Humberto leonardo

Mecânica dos Fluidos Não Newtonianos!

Uma meleca maluca formada pela mistura de amido de milho (mais conhecido como maisena) e água pode se comportar tanto como líquido quanto como sólido. Quando sofre pressão, fica duro como pedra, mas quando está livre, parece água, como se fosse areia movediça.

Esses tipos de material são chamados de fluidos não newtonianos. Eles têm viscosidade que varia conforme o tempo ou quantidade de pressão.

Um fluido não-newtoniano pode ser definido como um fluido que varia sua viscosidade de acordo com o grau de deformação aplicado. Eles podem ser classificados como fluidos dilatantes ou fluidos pseudoplásticos.

Fluidos Dilatantes: a viscosidade aumenta com o aumento da tensão.Fluidos Pseudoplásticos: a viscosidade diminui com o aumento da tensão.

Equipe: Renan Marcon Quarezemin /  Humberto Leonardo

Aerogel

Por Fábio Nelson Alves Abibi

Olá mestres e colegas. Trago aqui uma notícia um pouco antiga já, mas que percebo não ter sido explorada até o presente momento. Trata-se do Aerogel, uma tecnologia desenvolvida no início do século XX, e constantemente pesquisada e melhorada por cientístas do mundo todo, em especial, da NASA, a Agência Espacial Americana.

O aerogel e o cientista Peter Tsou, do JET/NASA. Foto: NASA

O Aerogel basicamente é um gel, – que por definição, trata-se de uma dispersão coloidal de sólido e líquido – porém, o fluido neste caso é utilizado em forma gasosa. Apesar de haver pesquisa constante nessa área, significativos avanços, especialmente tratando das esponjas de grafeno, transcrevo uma matéria da NASA datada de 2005, ocasião que houve um franco avanço em decorrência da Missão Stardust (em uma tradução livre, Poeira Estelar), e trata especificamente do Aerogel, atentando a parte fluida.

O objetivo primário da referida missão era capturar tanto amostras da “cauda” de cometas, como também de poeira cósmica (material disperso no espaço). Os principais desafios para o sucesso envolviam desacelerar as partículas de sua alta velocidade, com mínimo aumento de temperatura ou outros efeitos que pudessem causar alterações físicas. Para coletar as partículas sem causar danos, foi desenvolvido um aerogel baseado em silica, similar aos géis utilizados em sachês para absorver umidade em embalagens de produtos eletrônicos. Esse gel possuía cerca de 99,8% de volume “vazio”, ocupado apenas por ar, que vem a se dispersar posteriormente no “vácuo” espacial. Quando as partículas se chocam com o aerogel, enterram-se no material, criando um deixando um rastro de até 200 vezes seu comprimento. Isso causa uma desaceleração significativa, até a cessão de movimento das partículas.

O Aerogel não é como as esponjas ou colóides comuns, pois possui uma estrutura porosa especial com extrema microporosidade numa escala mícron. Para melhor entender em termos físicos suas propriedades, um sólido de cerca de 2 g é capaz de suportar o peso de uma rocha de 2,5 kg, ou ainda suportar altas temperaturas sem desvanecer-se tão facilmente quanto os géis com fluidez líquida.

Foto 1: Aerogel de 2g sustentando rocha de 2,5Kg.

Foto2: Aerogel sustentando giz de cera sobre um maçarico.

Fonte: NASA

Há ainda muito conteúdo a ser abordado sobre o assunto, porém, focado nas propriedades sólidas e diferentes tipos de aerogéis (como citei no começo), porém, resolvi focar no que mais tange nosso conteúdo: relação de fluidos líquidos e gasosos. Creio que o Aerogel demonstra claramente como apesar da diferença de estado físico, os fluidos mantém muitas das mesmas propriedades mecânicas, e como a ciência pode se beneficiar de suas aplicações.

Fonte: http://stardust.jpl.nasa.gov

Na ocasião desta postagem (14/10/2013 - 17:55), o site da NASA encontra-se desativado devido a sua desmobilização pelo Governo dos EUA. Utilizei a versão em cache do Google para acessar o conteúdo da mesma.

Os Fluídos não Newtonianos - Jefferson Zanelato

        Os fluidos não newtonianos, como ketchup e o amido de milho, são aqueles cuja viscosidade varia conforme o grau de deformação aplicado. Portanto, não possuem uma viscosidade bem definida.
A viscosidade aumenta com o aumento da tensão e se comportam tanto como líquido quanto como sólidos.

Túnel de vento


    Os túneis de vento nada mais são do que estruturas que propiciam a simulação do comportamento do ar em relação a diversos tipos de objetos, como aviões, carros e até mesmo na construção civil. A instalação permite observar o movimento do ar ao redor dos itens inseridos dentro dele, o que não é possível realizar facilmente em uma situação normal, por exemplo, quando uma aeronave está em pleno voo.

Além dessas aplicações, que têm um foco mais voltado para estudo e testes, esses túneis também são utilizados como um meio de entretenimento por algumas empresas. Exemplos disso são as estruturas que permitem simular situações de queda livre e planação no ar.

No meio comercial, esse tipo de construção é utilizado para testar o comportamento de automóveis, simulando-os em alta velocidade. Exatamente por conta disso, esses túneis também são empregados em larga escala por várias escuderias da Fórmula 1, permitindo a criação de carros mais estáveis e mais rápidos apenas por meio de alterações na aerodinâmica.

Aluna: Fernanda Ghizoni Kafka

Barco a Vapor

Nosso tema consiste na construção de um protótipo de um barquinho a vapor conhecido como “pop pop”.

O barco a vapor é uma máquina térmica, que transforma o calor das chamas da vela em movimento, ou seja, a energia térmica em energia mecânica.

 Em termos científicos, o calor é energia térmica em trânsito; é a energia atual, interna, cinética, contida nos átomos onde as moléculas se movimentam e se transferem em um corpo mais frio.

Nosso combustível utilizado foi o calor gerado por uma vela de parafina e fogo. O funcionamento dele é simples: o barquinho se move porque há pequenas gotas de água no interior do compartimento de alumínio. Quando essas gotas esquentam, se transformam em vapor e “expulsam” a água que está nos canudinhos, criando uma espécie de jato. Quando o vapor está prestes a sair, o contato com a água gelada faz com que ele esfrie e se transforme em líquido novamente. Com a diminuição de temperatura, diminui também a pressão dentro do compartimento de alumínio, fazendo com que a água volte para lá. Desta forma, água esquenta novamente, e assim o ciclo recomeça.

                                                                 Alunos: 
                                                           Adilson Machado

                                                    Frederico Bergmann de Souza

Experimentos de Fenômenos de Transporte I