Fuerza

PRACTICA # 4 VISCOSIDAD: MÉTODO DE STOKES Objetivo: • Determinar la variación de la viscosidad en función de la temperatura Temas relacionados: • Líquidos, líquidos newtonianos, formula de Stokes, friccion interna, viscosidad. MARCO TEORICO: De todas las propiedades de los fluidos, la Viscosidad requiere la mayor consideración en el estudio de los fluidos. La naturaleza y características de laviscosidad así como las dimensiones y factores de conversión para ambas viscocidades, absoluta y cinética. La viscosidad es aquella propiedad de un fluido por virtud de la cual ofrece resistencia al corte. La Ley de la viscosidad de Newton afirma que dada una rapidez de deformación angular en el fluido, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad La viscosidad de un gas aumentacon la temperatura, pero la viscosidad de un liquido disminuye con la temperatura, las variaciones en las tendencias de la temperatura se pueden explicar por el examen de las causas de la viscosidad. La resistencia de un fluido al corte depende de su cohesión y de su rapidez de la transferencia de la cantidad del movimiento molecular. Un liquido, cuyas moléculas dejan espacios entre ellas muchomas cerradas que las de un gas, tienen fuerzas cohesivas mucho mayor que un gas. La cohesión parece ser la causa predominante de la viscosidad en un liquido; y ya que la cohesión decrece con la temperatura, la viscosidad decrece también. Para presiones ordinarias, la viscosidad es independiente de la presión y solo depende de la temperatura. Para presiones muy grandes, los gases y la mayor parte delos líquidos han demostrado variaciones erráticas con la presión. Las dimensiones de viscosidad se determinan a partir de la ley de la viscosidad de Newton: * = */(du/dy) e insertando las dimensiones F, L, T para fuerza, longitud, tiempo * = FL−2 * = LT−1 Los fluidos presentan cierta resistencia al movimiento de deslizamiento, que es una forma de friccion interna llamada Viscosidad. La cualaparece debido a la fuerza de friccion entre capas adyacentes del fluido a medida que se deslizan una sobre otra. Según Stokes, la Fuerza de Viscosidad roce sobre una esfera de densidad y radio, que cae con velocidad terminal Vo constante en un liquido de densidad, esta dada por: F = 6**RVo 1

Donde * es la viscosidad del liquido. Para este estado de régimen, la fuerza F, se hace igual al peso de laesfera en el liquido, es decir; 6**RVo = 4/3*R(*o−*)g donde podemos obtener:: * =2/9 R2/Vo (*o−*)g si medimos el tiempo de caída de la esfera entre las 2 marcas del tubo de vidrio, separadas una distancia L, podemos encontrar la velocidad terminal Vo. MATERIALES. • Tubo de vidrio • Liquido a examinar (glicerina) • Probeta con salida, tapa y tapon • Esferas • Tornillo micrometrico • Cronometro •Regla graduada • Jarra • Hielo PROCEDIMIENTO. La figura #1 muestra como se arma el equipo. El frasco cilíndrico del baño se asegura mediante la pinza de correa a una base. El liquido a investigar se deposita en el tubo interior, en medio del cual se dejan caer las esferitas por el tubo del tapon de goma. Se enfría o calienta el agua en una jarra aparte del tubo de enfriamiento y se la hace circularpor la probeta. Para medir la temperatura se coloca un termómetro en el interior del pegado a la pared del mismo. • Medir la distancia L • Medir el diámetro del tubo • Medir el diámetro de 8 esferas con el tornillo micrometrico y la masa de las mismas • Medir la temperatura • Medir el tiempo de caída de las esferas para el recorrido entre las 2 marcas. MONTAJE DE EQUIPOS: DATOS OBTENIDOS: Lo = 26cm Masa = 0.44 [gr] Densidad de la esfera = 7,870 [gr/cm] 2

R = 0.24 [cm] V = 4/3 *R3 V = 0.0559 [gr/cm3] t[ºc] 5 10 15 20 25 30 35 40 T[sg] 18.70 14.61 10.77 6.145 4.125 3.30 2.32 1.77 Vo[m/sg] 0.0139 0.0178 0.0241 0.0423 0.0616 0.0787 0.112 0.1469 * 60.85 47.54 35.13 20.03 13.75 10.77 7.573 5.776 *[ºK] 278 283 288 293 298 303 308 313

CÁLCULOS Y RESULTADOS: * =2/9 R2/Vo (*o−*)g Ln *...