mecanica de fluidos

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y ELECTRÓNICA

DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE UN LÍQUIDO UTILIZANDO EL MÉTODO DE STOKES





LABORATORIO:
N°1


2014-I

INTRODUCCIÓN

En el presente informe trataremos de determinar el coeficiente de viscosidad dinámica del agua a través del método de Stokes, así como caracterizar el movimiento en elseno de un fluido viscoso.
Para lo cual realizaremos un experimento explicado de manera didáctica en este informe, verificando el cumplimiento de la ley a través del mismo

















DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE UN LÍQUIDO UTILIZANDO EL MÉTODO DE STOKES

VISCOSIDAD DE UN LÍQUIDO
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debidaa las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.
La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento, se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo cortante y elgradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica. Generalmente se representa por la letra griega  .
Se conoce también otra viscosidad, denominada viscosidad cinemática, y se representa por . Para calcular la viscosidad cinemática basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido 

La viscosidad de los líquidos disminuye con elincremento de temperaturas, mientras que la viscosidad de los gases incrementa con el incremento de la temperatura

LEY DE STOKES
La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular delas ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas. La ley de Stokes puede escribirse como:

Donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y η la viscosidad del fluido.
La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una velocidad relativaentre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones.
Si las partículasestán cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede calcularse su velocidad de caída o sedimentación igualando la fuerza de fricción con el peso aparente de la partícula en el fluido.


Donde:
Vs : es la velocidad de caída de las partículas (velocidad límite)
g : es la aceleración de la gravedad,
ρp : es la densidad de las partículas y
ρf : es la densidad del fluido.η : es la viscosidad del fluido.
r : es el radio equivalente de la partícula.









NOTA: El número de Reynolds (Re) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido.




CUESTIONARIO

1. Determine para los líquidos estudiados (glicerina y aceite) en qué región el móvil sehalla en el régimen de velocidad constante
En nuestro caso el líquido estudiado fue el agua, por lo que la región en la cual el móvil adquiere un régimen de velocidad constante es desde el punto donde se comenzó a contabilizar el tiempo, los 50 primeros centímetros del tubo
2. Si la velocidad rebalsa un cierto valor crítico ya no es aplicable la Ley de Stokes. ¿Cuál es la razón de esto?
La...