Viscosidad

VISCOSIDAD
De todas las propiedades del fluido es esta la que requiere mayor atención en el estudio del movimiento del fluido. la viscosidad es la propiedad del fluido en virtud de la cual este ofrece resistencia a las tensiones de cortadura. La ley de viscosidad de Newton (Ec. 1.1.1) establece que para una velocidad angular de deformación dada del fluido la tensión de cortadura es directamenteproporcional a la viscosidad. Las melazas y el alquitrán son ejemplos de líquidos muy viscosos, el agua y el aire son fluido poco viscosos.
τ= μ dudy (1.1.1)

La viscosidad de un gas aumenta con la temperatura, mientras que la viscosidad de un líquido disminuye con la temperatura. Este distinto comportamiento con las variaciones de temperatura puede explicarse examinandolas causas de la viscosidad. La resistencia de un fluido a la tensión de cortadura depende de su cohesión y del grado de transferencia de cantidades de movimiento de sus moléculas. Un líquido, con moléculas muchos mas cercanas que un gas, tiene unas fuerzas de cohesión mayores que este. La cohesión parece ser la causa predominante de la viscosidad de un líquido, y como la cohesión disminuye con latemperatura, a la viscosidad le sucedera lo mismo. Por otro lado, un gas tiene fuerzas cohesivas muy pequeñas. La mayor parte de sus resistencia a la tensión de cortadura es el resultado de la transferencia de cantidades de movimientos moleculares.

Como un modelo grosero de la manera como la tranferencia de cantidades de movimiento da lugar a un aumento de la tension de cortadura aparente,consideremos dos vagonetas cargadas con esponjas en dos vias paralelas, como muestra la figura 1.3

Supongamos que cada vagoneta tiene un tanque de agua y una bomba que lanza chorros de agua por toberas situadas a ángulos rectos de la vias. Consideremos previamente A quieta y B moviendose hacia la derecha con sus chorros de agua dirigidos hacia A y absorbidos por la esponja de A. La vagoneta A sepondrá en movimiento por las componentes de la cantidades de movimiento de los chorros paralelas a la vía, dando lugara a una aparente tensión de cortadura entre A y B. Ahora , si A bombea agua hacia B en la misma cnatidad, su acción tiende a parar a B y resulta igual y opuesta tensión de cortadura aparente. Cuando A y B estan ambas quietas o tiene las mismas velocidades, los chorros de agua de cadavagoneta no ejercen ninguna tensión de cortadura aparente sobre la otra vagoneta.
En un fluido hay siempre una transferencia de moléculas a traves de cualquier superficie ficticia que se trace en él. Cuando una capa se mueve en relación con otra adyacente, la tranferencia de moléculas de una capa a otra da lugar a cambios de cantidades de movimiento de un lado al otro,de tal manera que surgeuna tensión de cortadura aparente que resiste al movimiento relativo y tiende a igualar las velocidades de las capas adyacentes de manera análoga a lo que sucede en la Fig. 1.3. La medida del movimiento de una capa en relación con otra adyacente es dudy

Los movimientos moleculares en los gases dan lugar a una tensión de cortadura aparente que es más importante que las fuerzas cohesivas, ycomo los movimientos moleculares se incrementan con la temperatura, la viscosidad de un gas aumenta con la temperatura.
Para presiones ordinarias, la viscosidad es independiente de la presion y depende unicamente de la temperatura. Para grandes presiones, algunos aceites tienen variaciones erráticas de la viscosidad con la presión.
En un fluido en reposo, o con movimiento tal que no existemovimiento relativo de una capa con relación a su adyacente, no habrá tensiones de cortadura aparentes y estará deprovisto de viscosidad porque dudy es cero en todo fluido. De aquí que en estudio de la estática de fluidos no hay que considerar fuerzas cortantes porque no existen en un fluido en reposo, y las únicias tensiones que quedan son la normales o presiones. Esto simplifica enormemente el...