Diferencias Fluidos Newtonianos Y No Newtonianos

dos neVelocidad terminal de una esfera descendente y la viscosidad de fluidos: diferencia entre fluidos newtonianos y no newtonianos
Leonor Pérez Trejo, Arturo F. Méndez Sánchez, Julia Mariana Iturbe Ponce
Departamento de Física, Escuela Superior de Física y Matemáticas, Instituto Politécnico Nacional, Edif. 9 U. P. “Adolfo López Mateos” C. P. 073380, México D. F. E-mail: leopt@esfm.ipn.mx,aptypo@hotmail.com (Recibido el 25 de Febrero de 2010; aceptado el 7 de Mayo de 2010)

Resumen
En este trabajo se presenta un método alternativo para determinar la velocidad límite, o terminal, de una esfera que desciende dentro de un fluido. Este método consiste en capturar en video el movimiento de la esfera dentro del fluido. El video digital se procesa con el software DivYX que permite obtenerel tiempo y posición de la esfera en el medio. A partir del análisis de estas cantidades, es posible determinar la trayectoria de la esfera en el medio y el momento en que ésta alcanza la velocidad límite. Conociendo el valor de la velocidad terminal y haciendo un balance de las fuerzas que actúan sobre la esfera, se puede determinar la viscosidad del fluido. Asimismo, con este método se presentauna alternativa didáctica que ayude a los estudiantes a diferenciar entre fluidos newtonianos y los no newtonianos. Palabras clave: Esfera descendente, velocidad terminal, viscosidad, fluidos newtonianos y no newtonianos.

Abstract
An alternative method to calculate the terminal velocity of a descending sphere on a viscous media is presented in this work. From a digital video filmed of thesphere’s movement inside the fluid, which is processed with DivYX software for obtaining the position and time, it is possible to get the pathline of the sphere inside the media as well as the exact moment in which the terminal velocity is reached. Fluid’s viscosity can be determined with the value of the terminal velocity and making a force balance on the sphere. A didactic alternative is presentedwith this method in order to help students understand the difference betwen Newtonian and Non-Newtonian fluids. Keywords: Descending sphere, terminal velocity, viscosity, Newtonian and Non-newtonian fluids. PACS: 01.50.My, 01.50.Pa, 47.50.+d ISSN 1870-9095

I. INTRODUCCIÓN
Dentro de los cursos de fluidos en los primeros semestres de ingeniería y ciencias, se introducen conceptos abstractos queson complejos de visualizar para el estudiante. Uno de esos conceptos es el de velocidad límite (o velocidad terminal) de un objeto que desciende dentro de un fluido. Esta velocidad tiene la característica de adquirir un valor constante en algún punto de la trayectoria del objeto. Usualmente, en los cursos de laboratorio se calcula la velocidad de una esfera dentro de un fluido midiendo el tiempoque tarda en pasar por dos marcas fijas colocadas arbitrariamente en el recipiente contenedor. Sin embargo, la pregunta es ¿En dónde se colocan esas marcas para tener la certeza de que la velocidad calculada es la velocidad límite? En este trabajo se presenta un método para calcular la velocidad terminal de una esfera que desciende dentro de un fluido haciendo uso del software DivYX, el cual haLat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 4, No. 2, May 2010 378

mostrado ser una herramienta didáctica muy importante de apoyo en los cursos de laboratorio [1]. Una aplicación del concepto de velocidad límite, es el cálculo del coeficiente de viscosidad de un fluido. Por lo que también se presenta una propuesta didáctica de práctica de laboratorio para diferenciar entre fluidos newtonianos y no newtonianos,lo cual en un laboratorio de enseñanza no siempre es posible debido a que el estudio de éstos últimos requiere de equipo costoso que en muchos casos es inaccesible en este tipo de laboratorios [2].

II. TEORIA
Si se considera un objeto que cae verticalmente en ausencia del aire, debido a la aceleración de la gravedad su velocidad se incrementaría con el tiempo. Sin embargo, las fuerzas de...