Experimento Reynolds, Resumos de Física

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Experimento Número de Reynolds

Autores: Andreza Bitencourt dos Santos, Joseilto Magalhães.

Palavras Chave: experimento, fluído e Reynold.

MECÂNICA DOS FLUÍDOS

Introdução

O número de Reynolds (Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluidos para o cálculo do regime de escoamento (regime que pode ser: Laminar ou Turbulento) de um determinado fluido, podendo ser esse escoamento: dentro de uma tubulação ou sobre uma superfície. O número o de Reynolds, embora introduzido conceitualmente em 1851 por um cientista da época, tornou- se popularizado na mecânica dos fluidos pelo engenheiro hidráulico e físico Irlandês, Osborne Reynolds em 1883.

No ano de 1833, Reynolds demonstrou através de experiências a diferença qualitativa entre o escoamento laminar e o turbulento, considerando o escoamento de transição. Além de descobrir a diferença entre esses escoamentos, Reynolds realizou várias experiências com os fluidos viscosos em movimento para condições escoamento em turbulência. O experimento de Número de Reynolds relaciona a força da inércia com a viscosidade, por exemplo, V.D/n. Uma investigação experimental das circunstâncias que determinam se o movimento da água deve ser direto ou sinuoso, e da lei de resistência em canais paralelos. O numero de Re, reflete os efeitos dos fluidos, e não considerando tais fluidos como rugosidade das paredes da tubulação, obstruções e as curvas da tubulação. A relação de duas quantidades de trabalho feita pelo o atrito significa que a energia cinética pode se predominar. Já o fluido com a viscosidade sem atrito possui Re infinito.

Figura 1 - Experimento do Número de Reynolds.

Para realizar seu experimento Reynolds teve como base a seguinte forma, ele injetou dentro de um tubo transparente contendo água em movimento e um pouco de corante, que a corrente estava fina e com um determinado peso especifico igual ao da água e observou que a certa velocidade a corrente de água com o corante seguia uma linha reta ao longo do tudo, sendo assim, classificou o comportamento como laminar. Ao aumentar a velocidade, notou que a linha desenhada pelo corante fazia oscilações até o corante sumir completamente, esse fluxo ele determinou como fluxo turbulento. Por fim ele observou que a transição entre os dois fluxos denominou de fluxo intermediário, pois ocorreu no experimento ter duas forças ocorrendo no percurso e postulou uma equação relacionada as duas classificando-as qual o tipo de fluxo que elas são. A equação de Reynolds é a relação entre a força de inércia e a força da viscosidade, sendo V a velocidade do fluxo que o fluido de encontra, D o diâmetro do tubo, p a massa especifica e μ a viscosidade cinemática do fluido. Reynolds determinou que, quando o número do fluido esta abaixo de 2000, o fluxo é laminar, entre 2000 e 2300 o fluxo é de transição e acima de 2300 classificamos como fluxo turbulento. Reynolds observou que o fenômeno ensaiado, dependia das seguintes variáveis.

Figura 2 - Equação do Número de Reynolds.

ρ - massa específica do fluido; v - velocidade média do escoamento; D - diâmetro interno da tubulação; μ - viscosidade do fluido.

Resultados e Discussão O experimento foi executado manuseando um tubo de vidro transparente pelo qual a água escoava, originando-se de um reservatório onde se encontrava a nível constante. Um filete de corante foi injetado na corrente de água, possibilitando a visualização do regime de escoamento através do comportamento do filete de corante.