Lab mecanica fluidos

LABORATORIO 1 MECANICA DE FLUIDOS

INTRODUCCIÓN

Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento.
Entre las características que caracterizan el comportamiento específico de los fluidos se encuentran la viscosidad, que es la resistencia que ejercen los fluidos a ser deformados cuando se le aplica un mínimo deesfuerzo cortante, y la tensión superficial, definida como la fuera necesaria para mantener la adhesión intermolecular en la interface.

Con este informe se busca complementar los conocimientos básicos adquiridos en clase, mediante una explicación de forma experimental de dos propiedades fundamentales en mecánica de fluidos: la viscosidad y la tensión superficial.

METODOLOGÍA

La metodologíausada fue la siguiente:
Para la práctica de viscosidad: en un tubo de radio R, con su pared exterior marcadas distancias a igual separación, lleno con glicerina se dejó caer una esfera de radio r y densidad ρ_e, como se muestra en la ilustración 1. Para determinar la velocidad de caída, se midió el tiempo medio en el que la esfera pasó por las marcas de la pared del tubo y se hizo un análisis deregresión lineal con intercepto cero, del desplazamiento contra el tiempo, cuya pendiente nos dio la velocidad límite de caída. Las densidades teóricas de la esfera y glicerina, así como el radio de la esfera se muestran en la siguiente tabla (tabla 1.).
Con los datos tomados junto con el valor de la velocidad límite se determinó el valor experimental de la viscosidad de la glicerina, como semostrará más adelante.

Tabla 1. Datos teóricos de los materiales usados.
VARIABLE VALOR ERROR
Radio esfera (r ) 0,001585 0,00005 m
Densidad esfera (ρ_e) 7850 kg/m^3
Densidad glicerina (ρ_g) 1261 kg/m^3
Aceleración gravitacional (g) 9,81 m/s^2



Los datos tomados experimentalmente para esta prueba (Tabla 2.) fueron:

Tabla 2. Datos tomados experimentalmente en prueba de viscosidadDESPLAZAMIENTO
[m] DESVIACIÓN
[m] TIEMPO INTENTO 1
[s] TIEMPO INTENTO 2
[s] TIEMPO INTENTO 3
[s] TIEMPO INTENTO 4
[s] DESVIACIÓN
[s]
0,050 0,005 0,76 0,92 0,96 0,86 0,01
0,100 0,005 1,75 2,02 2,1 2,02 0,01
0,150 0,005 3,01 3,17 3,27 3,13 0,01
0,200 0,005 4,17 4,31 4,33 4,26 0,01
0,250 0,005 5,22 5,28 5,5 5,29 0,01
0,300 0,005 6,3 6,43 6,49 6,47 0,01
0,350 0,005 7,43 7,67 7,647,66 0,01
0,400 0,005 8,39 9,16 8,8 9,17 0,01

Con los daos de la tabla 2, junto con los de la tabla 1 se dispuso a medir la viscosidad de la glicerina usando la ecuación de la ley de Stokes [1]:
η= 2/9 (ρ_e-ρ_g)/v_l .g.r^2[1]
Donde:
η: Viscosidad dinámica del fluido
ρ_e: Densidad de la esfera
ρ_g: Densidad de la glicerina
v_l:Velocidad limite
g: Gravedad
r: Radio de la esfera

Parala prueba de tensión superficial: se pretendió hallar la tensión superficial de una pompa de jabón. Para encontrarla se determinó el radio y las diferencias de presiones en el sistema (ilustración 2).


Ilustración 2. Montaje prueba de tensión superficial.

Fue dado el ángulo =30 grados.
Este montaje consistió en una cavidad donde se produjeron pompas por medio de una válvula de aire(jeringa), con la ayuda de un manómetro inclinado con el que se midió la presión interna en la burbuja, se tuvo además la ayuda de un papel milimetrado para encontrar el radio de la burbuja enfocando la sombra producida en este papel.
Para poder encontrar la presión interior se tuvo en cuenta las longitudes y ángulos a los que está sometido el manómetro.
Los datos tomados experimentalmente paraesta prueba (Tabla 3.) fueron:

Tabla 3. Datos tomados experimentalmente en prueba de tensión superficial
LONGITUD LEÍDA
[m] DESVIACIÓN
[m] DIÁMETRO
[m] DESVIACIÓN
[m]
0,079 0,001 0,012 0,001
0,082 0,001 0,020 0,001
0,078 0,001 0,010 0,001
0,082 0,001 0,023 0,001
0,083 0,001 0,025 0,001
0,083 0,001 0,030 0,001

Tabla 4. Datos teóricos de instrumentos usados en prueba de tensión...