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• Camila Yanez

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LABORATORIO #6 DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE UN FLUIDO MEDIANTE LA LEY DE STOKES

CARLOS NISPERUZA PEREZ

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS PROGRAMA DE BIOLOGÍA CURSO BIOFISICA

1. INTRODUCCIÓN La viscosidad es una propiedad característica de los fluidos, en la cual hay una resistencia a deformarse, esta solo se manifiesta cuando hay movimiento, en ella actúa la fuerza resistente, Sobre todo cuerpo que se mueve en un fluido viscoso actúa una fuerza resistente que se opone al movimiento. La Ley de Stokes expresa que para cuerpos esféricos el valor de esta fuerza es: Fr=6𝜋nrv

Donde η es el coeficiente de viscosidad del fluido, o viscosidad absoluta, r el radio de la esfera y v la velocidad de la misma con respecto al fluido. Si consideramos un cuerpo que cae libremente en el seno de un fluido. 2. OBJETIVOS *determinar el coeficiente de viscosidad de un fluido por el método de Stokes. *comprobar la ley de Stokes.

3. MARCO TEORICO VISCOSIDAD: Es una propiedad de los fluidos equivalente al concepto de espesor, es decir, a la resistencia que

tienen ciertas sustancias para fluir, para sufrir deformaciones graduales producto de tensiones cortantes o tensiones de tracción. Todos los fluidos poseen viscosidad (excepto los fluidos ideales o superfluidos), debido a las colisiones entre sus partículas que se mueven a diferentes velocidades. Así, cuando el fluido es obligado a moverse, dichas partículas generan resistencia de fricción, retardando o impidiendo el desplazamiento. Esto se debe a que el líquido se compone por varias capas de materia, que tienden a mantenerse juntas entre sí incluso ante presencia de fuerzas externas. Por esa razón los líquidos viscosos no generan salpicaduras de modo que un fluido con una altísima viscosidad estará muy cerca de ser un sólido, ya que sus partículas se atraen con una fuerza tal que impiden el movimiento de las capas superiores. Existen dos tipos de viscosidad: dinámica y cinemática. La viscosidad depende, además, de la naturaleza del fluido, y puede medirse empleando un viscosímetro o un reómetro. Para ello pueden emplearse líquidos o gases, y suele representarse mediante la letra griega μ para la dinámica y mediante la letra v en el caso de la cinemática. (concepto.de. (2011)).

VISCOSIDAD EN LA MIEL: La viscosidad de la miel disminuye rápidamente a medida que aumenta su temperatura. 1% de humedad es

equivalente a aproximadamente 3,5 ° C en su efecto sobre la viscosidad. (guadanatur.es. ( 2012- 2013))

MEDIDAS DE VISCOSIDAD: La

viscosidad dinámico, designado como η o μ. En unidades en el SI: [µ] = [Pa.s] = [kg·m1·s-1] ; otras unidades:1 poise = 1 [P] = 10-1 [Pa.s] = [10-1 kg·s-1·m-1]. . (guadanatur.es. ( 2012- 2013) )

viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad: Coeficiente de

5. MATERIALES. * Beacker de 600 ml

* Miel

* Probeta de 800 ml

* Esfera metálica * Calibrador

6. PROCEDIMIENTO DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD DE UN FLUJO MEDIANTE LA LEY DE STOKES.

Llenamos la probeta con miel

Lanzamos la esfera y Tomamos el tiempo

Medimos el diámetro de la esfera

Tomamos los puntos de referencia en la probeta

realizamos los ejercicios correspondientes

DATOS DEL PROCEMIENTO

Fig.1 miel en la probeta

Fig.2 medición

fig. 4 lanzamiento

Fig.3 puntos de referencia

7. RESULTADOS Formulas: Promedio: 𝑡 =

t1+t2+t3 3

x

v=t

2 r2.g (Pp−Pt)

𝑉𝑠 = 9

n

Datos: Puntos de referencia: 250 – 50 medición de la probeta: 10, 5 cm T1: 2,54 T2: 2,66 T3:1,91 𝑡=

t1+t2+t3

𝑡=

3

2,54+2,66+1,91 3

= 5,83

Densidad de la esfera: 7894 Kg/ m3 Densidad de La miel: 1,390 Kg/ m3 Radio de la esfera: 2,2 cm 2 r2.g (Pp−Pt)

𝑉𝑠 = 9

n

m

𝑉𝑠 =

2 (0,022m) .(9.8 S ) (7894Kg/m3−1.390 Kg/ m3) = 𝑚 9 5.83

en la calculadora Vs =64.86 J.s

𝑠

se hace esa operación

8.ANALISIS Vemos que la miel es un fluido viscoso, y la esfera tiene un peso considerable. Atraída por la fuerza de gravedad. En el experimento realizado notamos como un fluido viscoso afecta un cuerpo. Un cuerpo que cumple la ley de Stokes se ve sometido a dos fuerzas, la gravitatoria y la de arrastre. En el momento que ambas se igualan su

9.CUESTIONARIO * Con información obtenida ¿ es posible determinar el valor del número de Reynolds? *¿Cuál es la importancia de los fluidos en el campo de la biología? RESPUESTAS. * si podemos obtener el numero de Reynolds. Reemplazamos la siguiente formula: 𝑅𝑒 =

dVR U

* Los fluidos nos da la importancia se saber ya sea para nuestra vida cotidiana o para nuestro desarrollo como sociedad, también en la forma de utilizaron fluido para poderle sacar el provecho posible. Cuando hablamos de un fluido podemos hablar de muchas cosas, por ejemplo, de cómo poder hacer impulsar el barco en el mar, o como mover los molinos de viento, como represar toda el agua que se

aceleración se vuelve nula y su velocidad constante. La ley de Stokes también es importante para la compresión del movimiento de microorganismos en un fluido, así como los procesos de sedimentación debido a la gravedad de pequeñas partículas y organismos en medios acuáticos. También es usado para determinar el porcentaje de granulometría muy fina de un suelo mediante el ensayo de sedimentación.

* ¿Existe alguna relación entre la viscosidad de un fluido, temperatura y presión? *¿Cuál es la fundamentación del funcionamiento del viscosímetro de Brookfield? necesita para una ciudad, también Es importante el conocimiento de los movimientos internos que ocurren en los seres vivos, se basan en principios físicos. Nuestro cuerpo está constituido por gran parte de líquido como la sangre y la orina, estos ejercen pues presión en el interior de nuestro organismo y estos están gobernados por las leyes de Bernoulli y de Poiseuille. Por medio de las magnitudes físicas se pueden medir: fuerza, velocidad, distancia, tiempo, aceleración, entre otras. * La presión que ejerce el líquido es la presión termodinámica que interviene en la ecuación constitutiva y en la ecuación de movimiento del fluido, en algunos casos especiales esta presión coincide con

la presión media o incluso con la presión hidrostática. En un líquido, la viscosidad disminuye cuando aumenta la temperatura, pero en un gas, la viscosidad aumenta cuando aumenta la temperatura… ¿a qué es debido esto?. La resistencia de un fluido al corte depende de dos factores importantes: - Las fuerzas de cohesión entre las moléculas - La rapidez de transferencia de cantidad de movimiento molecular Las moléculas de un líquido presentan fuerzas de cohesión de mayor magnitud que las que presenta un gas. Dicha cohesión parece ser la causa más predominante de la viscosidad en líquidos. Cuando aumenta la temperatura de un líquido, aumenta la energía cinética de sus moléculas y, por tanto, las fuerzas de cohesión disminuyen en magnitud. Esto hace que disminuya la viscosidad.

En un gas, la magnitud de las fuerzas cohesivas entre las moléculas es muy pequeña, por lo que la causa predominante de la viscosidad es la transferencia de la cantidad de movimiento molecular. * El funcionamiento del viscosímetro Brookfield se basa en el principio de la viscosimetria rotacional; mide la viscosidad captando el par de torsión necesario para hacer girar a velocidad constante una aguja inmersa en la muestra de fluido a estudiar. El par de torsiónes proporcional a la resistencia viscosa sobre el eje sumergido, y en consecuencia, a la viscosidad del fluido. Los viscosímetros Brookfield son de fácil instalación y gran versatilidad y para su manejo no se necesitan grandes conocimientos operativos. El viscosímetro de Brookfield nos permite determinar parámetros reologicos muy valiosos, como son el índice de comportamiento al flujo (n), el cual nos indica que tipo de fluido es, y el índice de consistencia (m).

10. CONCLUSIÓN la viscosidad es una propiedad física de la materia, que es la resistencia de fluir. los líquidos con viscosidades bajas fluyen fácilmente y cuando la viscosidad es elevada el líquido no fluye con mucha facilidad. La viscosidad y la densidad de

las soluciones que se estudian van a depender de las concentraciones que tengan dichas soluciones. 11. BIBLIOGRAFIA * https: conceptos.de/ viscosidad. Edu * https: guadanatur.es/ miel. Co *https: determinación/ viscosidad. Com