determinación de densidades


DETERMINACIÓN DE DENSIDADES
VISCOSIDAD
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS
 MARCO TEORICO
 DESARROLLO DEL LABORATORIO
 CUESTIONAMIENTO


 MARCO TEORICO
VISCOSIDAD
La viscosidad es el rozamiento interno entre las capas de fluido. A causa de la viscosidad, es necesario ejercer una fuerza para obligar a una capa de fluido a deslizar sobre otra.
Sean dos capas de fluido de área S quedistan dx y entre las cuales existe una diferencia de velocidad dv.
La fuerza por unidad de área que hay que aplicar es proporcional al gradiente de velocidad. La constante de proporcionalidad se denomina viscosidad ð .
(1)
En el caso particular, de que la velocidad aumente uniformemente, fórmula se escribe:
F
= 
Dv
A


Dx
Dos ejemplos de movimiento son: A lo largo de una tubería horizontalalimentada por un depósito grande que contiene líquido a nivel constante. Cuando el tubo horizontal está cerrado todos los tubos manométricos dispuestos a lo largo de la tubería marcan la misma presión .p=p0+ρ gh. Al abrir el tubo de salida los manómetros registran distinta presión según sea el tipo de fluido.
Fluido ideal
Si el fluido es ideal saldrá por la tubería con una velocidad,
V
= "2ghde acuerdo con el teorema de Torricelli.Toda la energía potencial disponible (debido a la altura h) se transforma en energía cinética. Aplicando la ecuación de Bernoulli podemos fácilmente comprobar que la altura del líquido en los manómetros es cero .
Ley de Poiseuille
Consideremos ahora un fluido viscoso que circula en régimen laminar por una tubería de radio interior R, y delongitud L, bajo la acción de una fuerza debida a la diferencia de presión existente en los extremos del tubo. F=(p1-p2)ð r2
Sustituyendo F en la fórmula (1) y teniendo en cuenta que el área S de la capa es ahora el área lateral de un cilindro de longitud L y radio r.
El signo negativo se debe a que v disminuye al aumentar r.
Perfil de velocidades
Integrando esta ecuación, obtenemos el perfil develocidades en función de la distancia radial, al eje del tubo. Se ha de tener en cuenta que la velocidad en las paredes del tubo r=R es nula.
que es la ecuación de una parábola.
El flujo tiene por tanto un perfil de velocidades parabólico, siendo la velocidad máxima en el centro del tubo.
Gasto
El volumen de fluido que atraviesa cualquier sección del tubo en la unidad de tiempo se denomina gasto.El volumen de fluido que atraviesa el área del anillo comprendido entre r y r+dr en la unidad de tiempo es v(2ð rdr). Donde v es la velocidad del fluido a la distancia radial r del eje del tubo y 2ð rdr es el área del anillo, véase la parte derecha de la figura de más arriba.
El gasto se hallará integrando
El gasto es inversamente proporcional a la viscosidad ð y varía en proporción directa a lacuarta potencia del radio del tubo R, y es directamente proporcional al gradiente de presión a lo largo del tubo, es decir al cociente (p1-p2)/L.
Fórmula de Stokes
Cuando un cuerpo se mueve en el seno de un fluido viscoso la resistencia que presenta el medio depende de la velocidad relativa y de la forma del cuerpo. Cuando la velocidad relativa es inferior a cierto valor crítico, el régimen deflujo continúa siendo laminar y la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de la viscosidad, que se oponen al resbalamiento de unas capas de fluido sobre otras, a partir de la capa límite adherida al cuerpo. Se ha comprobado experimentalmente que la resultante de estas fuerzas es una función de la primera potencia de la velocidad relativa de la forma para elcaso de una esfera, la expresión de dicha fuerza se conoce como la fórmula de Stokes.
Donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y ð la viscosidad del fluido.
Una aplicación práctica de la fórmula de Stokes es la medida de la viscosidad de un fluido.
 DESARROLLO DEL LABORATORIO
MATERIALES:
Tubo de 80cm. De altura.
Probeta
Balanza
Líquido problema (Aceite de cocina)
Diez esferas...