fisica II


1. Objetivo
Determinar experimentalmente la viscosidad de un fluido (champú).

2. Fundamento teórico
Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como viscosidad, la cual se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un líquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamientoresultante del movimiento de una capa de fluido con respecto a otro y es completamente distinta de la atracción molecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna de las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en líquidos y gases reales.

Las unidades de la viscosidad son:

ó

La unidad resultante se llama Poise

En el movimiento de líquidos viscosos en tuboscilíndricos (cañerías), sí el tubo es de diámetro pequeño, en las cercanías de las paredes el movimiento es estacionario, (constante en el tiempo) y la velocidad muy pequeña, pero va creciendo hacia el centro del tubo donde es máxima.

En 1844 Jean Louis Marie Poiseuille demostró que el volumen del líquido que fluye en un tubo capilar por la unidad del tiempo es proporcional al radio del tubo, de lapresión que empuja al líquido en del tubo, de la longitud del tubo, y de la viscosidad del líquido. El volumen de líquido que fluye a través de una sección transversal dada en un tiempo es:



De donde: (1)
Para determinar de (nu) más precisas, hay que hacer correcciones a esta fórmula, pues se dedujo para tubos muy finos y velocidades pequeñas.
Para determinar de (1), hayque conocer bien las dimensiones del tubo, que no olvidemos, debe ser capilar (radio muy pequeño) y además medir la diferencia de presión que mueve el líquido y el tiempo de escurrimiento. Esto ha sido hecho para algunos líquidos, pero el procedimiento es delicado, y se prefiere hacer determinaciones del coeficiente de viscosidad relativo al de un líquido patrón conocido, el agua por ejemplo.Viscosímetro de Stokes

Todo fluido tiene una viscosidad específica bajo ciertas condiciones cuando se mueve alrededor de un cuerpo o cuando un cuerpo se mueve dentro del fluido, se produce una fuerza de arrastre sobre este. Si el cuerpo en estudio es una esfera, está fuerza de arrastre viene dada por la expresión según la ley de Stokes:

(2)

Sí la esferita cae dentro de unlíquido viscoso, por la acción de la gravedad el movimiento al principio es uniformemente acelerado, por lo que la velocidad crece, pero al mismo tiempo crece Fs que se opone a la aceleración más y más, se llega así a un estado de equilibrio dinámico, en que la esferita sigue moviéndose pero con velocidad constante. En este momento las tres fuerzas en juego: el peso, el empuje del líquido (principio deArquímedes) y la fuerza de Stokes, sumadas con su signo deben ser cero.
De esto se deduce que:
(3)

V= Velocidad de la esferita cuando alcanza el movimiento uniforme.
= peso específico de la esferita.
F=peso específico del líquido.

Sí la esferita se desplaza una distancia x en un tiempo t (cuando ya tiene velocidad constante), su velocidad será:


Pero en la práctica lascosas no son tan sencillas, las fórmulas anteriores valen solo si el líquido no está encerrado en un recipiente, pues de lo contrario, el movimiento de la esfera engendrará turbulencias que se reflejan en las paredes y al fondo del recipiente, perturbando el movimiento.
Se puede demostrar que se puede hacer una corrección dada por:

(4)

r= Radio del recipiente cilíndrico.
x´=Altura de la columna líquida.

= Corrección según Ladenburg debido a que el movimiento se realiza según el eje de un tubo de radio r.

= Correción según Altriohter y Lustig para un recorrido finito x.


3 Procedimiento
Material
-Soporte
-Pinzas
-Regla
-Probeta (1000 ml)
-Cronómetro
-Vernier
-Champú
-Canicas
Se colocó verticalmente una regla en el soporte sostenida por unas...