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O
NÚMERO DE REYNOLDS E A FLAMBAGEM DA ÁGUA
por
Augusto Carlos de Vasconcelos*
Todo
mundo tem a noção de que, para deslocar um sólido que repousa sobre
outro sólido, é necessário aplicar algum esforço. Este esforço será
tanto maior quanto mais rugosas forem as superfícies em contato. Quando
as superfícies são polidas, o esforço pode ser bem pequeno para
realizar o deslocamento. Por outro lado, quando forem acumulados objetos
pesados sobre o sólido que se pretende deslocar, os esforços a serem
aplicados também serão maiores. Daí veio a noção de atrito, como
sendo uma medida da rugosidade, existindo uma relação constante entre
o esforço necessário para deslocar o sólido e o peso que atua sobre
ele. Essa relação constante é o que se chama "coeficiente de
atrito".
No
caso de líqüidos ou fluidos em geral, essa noção de atrito não é tão
intuitiva. Para deslocar um sólido dentro de um fluido, como um
submarino ou uma aeronave, também é necessário aplicar algum esforço
para realizar o deslocamento. No ar esse esforço é pequeno e é tanto
menor quanto mais rarefeito for o ar. Num líqüido, o esforço depende
da consistência do material que envolve o sólido, medida pela massa
específica. A rugosidade do sólido não é tão importante para o seu
deslocamento. Uma parte do líqüido fica como que "agarrada"
ao sólido e se movimenta junto com ele, deslocando-se em relação ao líqüido
envolvente. O atrito a que se referiu no movimento de um sólido contra
outro sólido, é aqui substituído pelo "atrito" entre o líqüido
que ficou "colado" ao sólido e o líqüido envolvente. Este
"atrito" faz com que as partes mais próximas do líqüido
envolvente sejam arrastadas com maior velocidade do que as partes mais
afastadas. Imaginando o líqüido constituído por "camadas",
poderíamos dizer que, a medida que as camadas se afastam do sólido que
se movimenta, sua velocidade diminui. O sólido, para conseguir se
movimentar precisa "abrir caminho" e, nessa tarefa, vai
arrastando sucessivamente as diversas camadas de líqüido.
Diferentemente do que se passa no movimento de sólido contra sólido,
em que as diversas camadas do sólido que se opõe ao movimento do
outro, não sofrem deslocamento algum, aqui a resistência oposta ao
movimento não se concentra na superfície de separação. Ela se
distribui de camada em camada até se dissipar totalmente. Esta
propriedade dos fluidos, que representa o papel do atrito nos sólidos,
chama-se "viscosidade molecular".
A
viscosidade pode ser ilustrada por meio de uma experiência em que se
procura arrastar horizontalmente uma placa sólida que flutua num líqüido
de espessura h (fig. 1). À placa de área A é aplicada uma força F
para se conseguir o deslizamento. A relação t=F/A é uma tensão
tangencial aplicada ao líqüido, cor-respondente ao cisalhamento no
caso dos sólidos.
Por
meio de corantes introduzidos no líqüido em diferentes alturas é possível
visualizar o que acontece. As camadas líqüidas se movimentam
paralelamente à placa, com velocidades decrescentes a medida que se
distanciam da placa. No fundo, a camada líqüida não se movimenta: ela
fica "agarrada" ao fundo. Pode-se dizer que a velocidade varia
proporcionalmente com a distância ao fundo: ela é nula no fundo e
atinge a velocidade do sólido na camada "agarrada" à placa.
O gradiente da velocidade, definido como a relação entre a velocidade
e a distância ao fundo, pode ser considerado constante. Para uma
velocidade v da placa, o gradiente será v/h, medido em s-1, usando o
segundo para medida do tempo. Supõe-se aqui que o valor de h seja
pequeno em relação à dimensão da placa... |
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