VISCOSIDAD Stokes

MEDIDA DE LA VISCOSIDAD A PARTIR DEL MÉTODO DE STOKES
Agudelo Ovalle Erika 20122135027
Montaña Parra Daniel Ricardo 20131135034
Prieto Ospina Andrea Ivana 20131135100
Rojas Bejarano Carlos Javier 20131135030
epagudeloo@ correo.udistrital.edu.co
drmontanap@correo.udistrital.edu.co
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cjrojasb@correo.udistrital.edu.co
Grupo 4.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉDE CALDAS

INTRODUCCIÓN
Se define viscosidad como una propiedad que poseen los fluidos, la que origina fricción, lo que ocasiona una pérdida de energía en el fluido. Lo importante que puede llegar hacer la fricción depende del tipo de fluido que se utilice en determinada situación, en el caso de que la fricción se desprecie el fluido se considera ideal. La viscosidad es considerada una de laspropiedades más importantes para definir la resistencia del flujo de los fluidos. Esto proviene del principio de Newton de la viscosidad.

OBJETIVOS
1. Observar el cambio de velocidad de una esfera en diferentes fluidos.
2. Calcular la viscosidad de un fluido, mediante la caída de una esfera en dicho fluido.
3. Comprobar que sucede al cambiar el diámetro de la esfera que cae dentro de un fluido,contenido en un tubo de burbuja.
4. Utilizar la corrección de Ladenburg para calcular un valor más preciso de la velocidad límite de las esferas al caer por el fluido.
5. Comprobar que la glicerina es más viscosa que el agua.
MARCO TEÓRICO

Cuando en un fluido viscoso se mueve un cuerpo, una fuerza se opone al movimiento. Por tal razón la ley de Stokes dice que para cuerpos esféricos el valor paradicha fuerza es:






Donde
= coeficiente de viscosidad del fluido, o viscosidad absoluta
= radio de la esfera
=velocidad de la esfera con respecto al fluido.
Si se observa un cuerpo que cae en un fluido, después de cierto tiempo el peso de dicho cuerpo será equilibrado por la fuerza (), y por el empuje; el que posteriormente adquiere una velocidad constante llamada velocidad limite.=densidad del cuerpo
= aceleración de la gravedad
=densidad del fluido
=velocidad limite

Partiendo de la ecuación (2) se puede obtener la siguiente expresión para la viscosidad:

Las magnitudes que se utilizan en la ecuación (3) se expresan en el Sistema Internacional, por lo tanto las unidades de η quedan expresadas en poises (1 P = 1 g/cms). A partir del artículo escrito por Sandoval, C;Caram, J y Salinas J (2009) sabemos que para que la ecuación se cumpla debemos tener: “Velocidad de la esfera constante; Líquido infinito, en reposo en el infinito; Número de Reynolds pequeño (Re < 0,5).”
SI:
Al reescribir la ecuación 3 se obtiene:

Lo que indica la ecuación 4 es que la velocidad limite tendrá una relación lineal con el radio al cuadrado de la esfera.
Corrección de Ladenburg: laecuación 4 es válida para un fluido de extensión infinita, es decir el tubo es infinito en diámetro y altura, si el fluido está contenido en un tubo de radio , debemos utilizar la corrección de Ladenburg, que nos dice que:

Donde es la velocidad limite corregida, es el radio de la esfera, el radio del tubo y es la velocidad limite calculada experimentalmente,
Dicha corrección se realiza debidoa que el radio R del tubo influye en que la esfera pierda velocidad, y por lo tanto su velocidad limite es menor a la que expresa en la ecuación 4.
METODOLOGÍA
Material
Densímetro.
Balanza de tres brazos.
Esferas de diferente diámetro.
Tubo de burbuja (2).
Calibrador digital.
Glicerina.
Fondo blanco.
Cinta métrica.
Video cámara.
Regla.
Silicona.
Programa Tracker “video analysis and modeling tool”Antes de comenzar el laboratorio debemos medir con el densímetro la densidad de cada uno de los fluidos que vamos a utilizar (agua y glicerina).
Procedimiento
1) Tomamos el tubo de burbuja y medimos su diámetro interno y su altura. Tomaos cada esfera, en este laboratorio se utilizaron 5, medimos su diámetro con el calibrador digital y su masa con la balanza de tres brazos, las esferas deben...