Practica Fisica










MEMORIA DE FÍSICA

FLUJOS VISCOSOS EN CONDUCTOS















1. RESUMEN


El objetivo de la práctica es estudiar la resistencia del flujo para los diferentes diámetros del capilar, además de la resistencia del flujo para tubos capilares conectados.
Se comprobará la ley de Hagen-Poiseuille, permitiéndonos estudiar la viscosidad del líquido.
2. INTRODUCCIÓN

La viscosidad es laoposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Está relacionado con el rozamiento interno que se da entre las distintas capas de un fluido real, en el cual se ha de ejercer una fuerza para deslizar una capa sobre otra.
En éste experimento utilizaremos agua, por lo tanto podemos hacer las siguientes aproximaciones; es estacionario, si la velocidad del flujo no depende del tiempo. Además esirrotacional, es decir, el movimiento carece de remolinos. Al ser un líquido es incompresible, la densidad se mantiene constante. Si la velocidad del flujo no es demasiado grande podemos considerar que el líquido se mueve en régimen laminar.
Como hemos mencionado anteriormente, utilizaremos la ley de Hagen-Poiseuille para estudiar la viscosidad, que será constante debido a que la temperaturaambiental no varía, siendo una característica del coeficiente de viscosidad, que influye directamente en la función de la fuerza tangencial.

Donde: S es el área de la superficie de contacto, dx es la distancia de separación y d la diferencia de velocidad a la cual se mueven las láminas del líquido.
Todos los líquidos que satisfacen dicha ecuación se denominan newtonianos. Que es el caso de nuestroexperimento.
Pero cabe destacar que hay algunos líquidos con un comportamiento viscoso que no satisfacen la ecuación, es el cado de los plásticos, los lubricantes, etc.
Teniendo en cuenta que el caudal del líquido dQ a través de una sección infinitesimal del cilindro entre r´ y r´+dr es:

De donde obtenemos:

Que es la ecuación de Hagen-Poiseuille. De aquí el volumen del líquido V que fluye por unasección es:

Se define la resistencia de flujo R como:

Con todo ello la ley de Hagen-Poiseuille se puede escribir:

Al tener dos tubos capilares de radio r1 y r2 conectados en serie, el caudal del flujo es el mismo en ambos, por tanto, si R1y R2 equivale a la resistencia del flujo, la diferencia de presión viene dada por la suma de las presiones en cada capilar.

Por otro lado, si se conectan lostubos capilares en paralelo, la diferencia de presión viene dada por la suma de los caudales.


3. MÉTODOS Y MATERIALES

Como líquido experimental utilizaremos agua, el cual se encuentra en un recipiente cuya altura iremos variando según nos pida el ejercicio. El agua pasa mediante unas gomas hasta llegar a los capilares, los cuales se encuentran sujetos horizontalmente mediante brazaletes en losextremos. Posteriormente utilizaremos las probetas de laboratorio para medir el volumen del líquido obtenido durante un tiempo determinado.

4. RESULTADOS

Para cada uno de los 2 tubos capilares de diferentes diámetros 2r, de la misma longitud l = 25 cm, medir el caudal volumétrico para valores de la altura de agua h entre 10 cm y 60 cm, en pasos de 10 cm.
En primer lugar medimos el caudalvolumétrico para cada uno de los diferentes tubos capilares en un tiempo aproximado de 5 segundos.

Para r1=(2±0,05)mm
Para rz=(4±0,05)mm
Altura (m)
Volumen (ml)
Tiempo (s)
Altura (m)
Volumen (ml)
Tiempo (s)
0,1
6
5,12
0,1
55
5,33
0,2
8
5,19
0,2
62
5,09
0,3
13,5
5,30
0,3
77
5,03
0,4
17
5,28
0,4
79
5,02
0,5
19
5,21
0,5
90
5,09
0,6
20
5,26
0,6
95
5,11



Altura
±0,0005 (m)
Variación de presión
± 4,9 (pas)Caudal (r1)

Caudal (r2)
0,1 ± 0,0005
980 ± 4,9
1, 17x10-6 ± 9,99 x10-8
10,31x10-6 ± 1,13 x10-7
0,2 ± 0,0005
1960 ± 4,9
1, 54x10-6 ± 9,94 x10-8
12,18x10-6 ± 1,22 x10-7
0,3 ± 0,0005
2940 ± 4,9
2,55x10-6 ± 9,91 x10-8
15,3x10-6 ± 1,3 x10-7
0,4 ± 0,0005
3920 ± 4,9
3,22x10-6 ± 1 x10-7
15,74x10-6 ± 1,31 x10-7
0,5 ± 0,0005
4900 ± 4,9
3,65x10-6 ± 1,03 x10-7
17,68x10-6 ± 1,33 x10-7
0,6 ± 0,0005
5880 ±...