Fator de Atrito de Stokes Calculator
O fator de atrito de Stokes define a constante de proporcionalidade que relaciona a força de arrasto em uma partícula esférica à sua velocidade em um fluido viscoso.
Formula first
Overview
Esta relação distingue entre as condições de contorno na superfície da esfera, onde 'sem deslizamento' assume que a velocidade do fluido na superfície da partícula corresponde à velocidade da partícula, e 'deslizamento livre' assume tensão de cisalhamento zero na superfície. Esses fatores são fundamentais na dinâmica de fluidos em microescala, onde as forças inerciais são negligenciáveis em comparação com as forças viscosas. A distinção entre esses dois modos é crítica ao modelar partículas em microescala ou entidades biológicas em regimes de fluxo de Stokes.
Symbols
Variables
f = f
Apply it well
When To Use
When to use: Use esta relação ao determinar a força de arrasto em um objeto esférico movendo-se através de um fluido em números de Reynolds muito baixos (Re << 1).
Why it matters: Ela estabelece os limites teóricos para o arrasto hidrodinâmico com base no modelo de interação superficial, que é essencial para calcular taxas de sedimentação e transporte de micropartículas.
Avoid these traps
Common Mistakes
- Aplicar o fator sem deslizamento a sistemas onde lubrificação superficial ou bolhas de gás causam deslizamento.
- Assumir que o resultado se aplica a partículas não esféricas, que requerem diferentes correções geométricas.
One free problem
Practice Problem
Se um experimento requer a modelagem do movimento de uma bolha de gás em um líquido, qual condição de contorno do fator de atrito é teoricamente mais apropriada?
Hint: Considere se o fluido na superfície de uma bolha de gás está restrito à mesma velocidade da bolha.
The full worked solution stays in the interactive walkthrough.
References
Sources
- Batchelor, G. K. (1967). An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge University Press.
- Happel, J., & Brenner, H. (1983). Low Reynolds Number Hydrodynamics. Martinus Nijhoff Publishers.
- [object Object]
- Wikipedia: Stokes' drag law
- NIST CODATA: Dynamic viscosity
- Britannica, Stokes' law
- IUPAC Gold Book, Stokes' law
- Wikipedia, Stokes' drag equation