Propiedades de los fluidos, laboratorio!!

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA- SEDE MEDELLIN
MECANICA DE FLUIDOS
PRACTICA: Propiedades de los fluidos

1) Objetivos:
* Estudiar una de las propiedades fundamentales de los fluidos: tensión superficial y viscosidad.
* Calcular la viscosidad de un fluido usando la ley de Stokes
* Calcula la tensión superficial de una burbuja de jabón

2) Introducción:
Laspropiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento.  Para este trabajo se hará énfasis en dos de estas propiedades, tensión superficial y viscosidad.
En general la viscosidad se refiere al grado de fricción interna. Esta se asocia con la resistencia que presentan dos capas adyacentes moviéndose dentro del fluido. En cuanto a latensión superficial de un líquido se denomina así a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie.
3) Metodología:

* Tensión Superficial: Para esta práctica se tiene un equipo el cual consiste básicamente de una cámara en donde se forman las burbujas y unmanómetro de tubo inclinado, que permite estimar la diferencia de presiones entre el interior y el exterior de la burbuja. Además, el sistema tiene una válvula que permite inflar las burbujas.

Figura 1 - Montaje experimental para medir la tensión superficial en burbujas de jabón
Donde α=30°
L= desplazamiento del fluido [mm]

* Viscosidad

Figura 2 - Medición de la viscosidad usando la ley deStokes
En un tubo de radio, lleno con un fluido con densidad se dejan caer esferas de radio y densidad y se mide la velocidad de caída. Para determinar la velocidad de caída, se miden los tiempos requeridos para que las esferas caigan distancias conocidas y se hace un análisis de regresión lineal del desplazamiento contra el tiempo, cuya pendiente es la velocidad límite de caída VL.
La ley deStokes permite calcular la viscosidad dinámica del fluido como,
(1)
El procedimiento consiste en dejar caer una esfera de acero en la probeta llena con glicerina y medir cuidadosamente el tiempo en el que la esfera pasa por las marcas realizadas en la pared de la probeta.
Con base en los tiempos medidos para las longitudes recorridas, se hace una regresión lineal con intercepto cero, es decirde la forma, donde representa el espacio recorrido por la esfera y el tiempo de caída, por lo tanto la pendiente de ésta línea recta es la velocidad límite. Con ésta velocidad límite y los demás parámetros calcular la viscosidad dinámica de la glicerina, usando la ecuación (1)
4) Análisis de Resultados:
* Tensión superficial

Tabla-1. Datos obtenidos experimentalmente en el laboratorioEnsayo | Diámetro [cm] | Diámetro [m] | Longitud [m] |
1 | 2 | 0.02 | 0.003 |
2 | 2.5 | 0.025 | 0.002 |
3 | 3 | 0.03 | 0.002 |
4 | 4 | 0.04 | 0.001 |
5 | 1 | 0.01 | 0.005 |
6 | 1.5 | 0.015 | 0.004 |
El diámetro de la burbuja se midió con la luz incidiendo una sombra en el papel milimetrado, la longitud se debe a la diferencia entre las presiones al hacer la burbuja.
(2)
Estosdatos en el S.I están dados por:

es la densidad del xileno, g es la gravedad y es la longitud que mide el manómetro de brazo inclinado.
De los datos de la Tabla-1 tomaremos los valores para el ajuste lineal.
Tabla-2. Valores para ajuste lineal.
Diámetro burbuja, error: 0.001 m | Manómetro brazo inclinado, error: 0.001 m |
Diámetro 1= 0.02 m | Longitud(1)= 0.003 m |
Diámetro 2= 0.025 m |Longitud(2)= 0.002 m |
Diámetro 3= 0.03 m | Longitud(3)= 0.002 m |
Diámetro 4= 0.04 m | Longitud(4)= 0.001 m |
Diámetro 5= 0.01 m | Longitud(5)= 0.005 m |
Diámetro 6= 0.015 m | Longitud(6)= 0.004 m |

Hallando los para cada dato:

(3)
No es necesario corregir el radio ya que la distancia entre la luz y la burbuja de jabón es muy grande comparado con la burbuja de jabón y el...