Ley De Stoke

LABORATORIO N° 2: LEY DE STOKES
V Semestre, Facultad de INGENIERÍAS, PROGRAMA de Ingeniera Civil, Universidad de Cartagena, Cartagena – Colombia.
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Entregado 27 de abril de 2012
Resumen
La práctica realizada en el laboratorio trata de determinar la densidad relativa, densidad absoluta y peso específico de algunos fluidos con el fin de compararsus densidades y luego comparar éstas con la densidad del agua, teniendo en cuenta la temperatura de cada uno, la presión ambiental y la temperatura ambiental. Para esto fue medida la densidad relativa de cada fluido con el hidrómetro, y luego con el dato obtenido se hallaron las densidades absolutas y peso especifico con las formulas ρρH2O=GS→ρ=Gs∙ρH2O y γ=ρ*9.81ms2 respectivamente.
PalabrasClaves: densidad absoluta, densidad relativa, peso específico, temperatura, presión, fluido.
Abstact
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1.
Introducción
De todas las propiedades de los fluidos, la viscosidad requiere la mayor consideración en el estudio del flujo de los fluidos. La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se la aplica una fuerzaexterna: El coeficiente de viscosidad absoluta, o simplemente la viscosidad absoluta de un fluido, es una medida de resistencia, al deslizamiento o a sufrir deformaciones internas. La melaza es un fluido muy viscoso en comparación con el agua.

La viscosidad es una manifestación del movimiento molecular dentro del fluido. Las moléculas de regiones con alta velocidad global chocan con lasmoléculas que se mueven con una velocidad global menor, y viceversa, estos choques permiten transportar cantidad de movimiento de una región de fluido a otra.
Los fluidos presentan diferentes propiedades que los distinguen, como la viscosidad, densidad, peso específico, volumen específico, presión, etc. Al analizar las distintas propiedades que poseen los fluidos, la viscosidad requiere la mayorconsideración para el estudio de estos materiales; su naturaleza y características, así como las dimensiones y factores de conversión.
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 (Fa) sobre este. Si el cuerpo en estudio es una esfera, está fuerza de arrastreviene dada por la expresión según la ley de Stokes: Fa
Donde es la viscosidad absoluta del fluido; r esa el radio de la esfera; v la velocidad de la esfera con respecto al fluido.
Considerando lo anterior si se deja caer una esfera en un recipiente con un fluido, debe existir una relación entre el tiempo empleado en recorrer una determinada distancia y la viscosidad de dicho fluido. Construyendoel diagrama de cuerpo libre de una esfera se tiene:
Fa

E



p


E: Empuje hidrostático
P: Peso de la esfera
Fa : Fuerza de arrastre

Aplicando la segunda Ley de Newton:

Expresando en función de los parámetros cinemáticos nos queda:
Pero


Nos queda,

Dividiendo todo entre la masa,

Se puede designar dos constantes para abreviar la ecuacióndiferencial:

Por lo tanto:
si

Entonces:
(Experimental)
Sustituyendo los valores

Despejamos la viscosidad sabiendo que nos queda:

Viscosidad Experimental en el cual utilizaremos esta deducción para los cálculos de esta práctica.

Viscosidad absoluta o dinámica
Es la fuerza tangencial por unidad de área, de los planos paralelos por unaunidad de distancia, cuando el espacio que los separa está lleno con un fluido y uno de los planos se traslada con velocidad unidad en su propio plano con respecto al otro también denominado viscosidad dinámica; coeficiente de viscosidad
La unidad de viscosidad dinámica en el sistema internacional (SI) es el pascal segundo (Pa.s) o también newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2), o sea...