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• Nadia Garcia Miranda

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UNIVERSIDAD TEGNOLÓGICA DE PANAMÁ INFORME DE LABORATORIO #2 MECÁNICA DE FLUIDOS DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE VISCOSIDAD DE UN LIQUIDO  NEWTONIANO MEDIANTE MEDIANTE EL METODO DE CAIDA CAIDA DE UNA BOLA Integrantes:

Reynaldo Solórzano

4-790-620

Aula: 21E131

 Néstor Pérez

4-784-1582

Nota:

Johan Pitty

4-286-149

Descripción de la experiencia La viscosidad es una propiedad característica de los fluidos en movimiento. Es la relación entre la fuerza que se aplica a un fluido para que este se mueva y la oposición natural que presenta éste al movimiento.

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.

Objetivos: 

Determinar el índice de viscosidad de un líquido por el método de Stokes. Comprobar que la ecuación no funciona para fluidos No-Newtonianos.

Procedimientos Experimentales 1. 2. 3. 4.

Marque dos los puntos A y B en una probeta graduada. Mida la distancia entre los puntos A y B. Arrojar un sólido esférico y medir el tiempo que demora en recorrer el punto A y el punto B. Para medir el tiempo se recomienda utilizar una cámara fotográfica y grabar un video. Luego mediante el uso de un editor de videos se puede determinar el tiempo de caída. 5. Repetir el mismo procedimiento para los demás líquidos al menos 3 veces para cada fluido.

Materiales Agua, Gel, Glicerina, aceite, caninas, cámara fotográfica.

Algunas fórmulas y conceptos Ley de Stokes

 =    ( − ) Algunas ecuaciones importantes:

 =     =   =  ;

;

Cuestionario 

¿Qué factores afectan la viscosidad y de qué forma? Resp.: Los factores que afectan a la viscosidad, que es la resistencia interna que tienen los líquidos a fluir. Los principales factores que influyen sobre la viscosidad son : la temperatura, el  peso molecular y la estructura molecular; mientras más grandes sean las moleculas del líquido y mientras mas irregular sea su forma , mayor sera su viscosidad. Mientras que para fluidos en donde las moléculas son pequeñas y tienen forma simetrica , su viscosidad sera menor.



¿Como varia la viscosidad con la temperatura de líquidos? Resp.: Por último, cabe destacar que la temperatura es el factor que más influye al momento de medir la viscosidad. Debido a que para este caso la viscosidad del fluido va disminuir a medida que la temperatura aumente. Esta propiedad solo es  posible apreciarla en fluidos; es decir en presencia de movimiento.



Comente acerca de la viscosidad del fluido de la salsa de tomate. Resp.: La viscosidad de la salsa de tomate varía, c on respecto pasa el tiempo, es decir está se va haciendo menor durante pasa más el tiempo.



Leer el artículo científico: “Dinámica de fluidos computacional aplicada al estudio del v. flujo sanguíneo en el cayado aórtico humano y sus principales ramas”. Resp.: El trabajo que los autores propusieron en el uso de la dinámica de fluidos computacionales para simular el flujo sanguíneo en el ca yado aórtico humano y sus principales ramificaciones. Los datos utilizados para dicha simulación se tomaron de un individuo masculino de 30 años de edad y 1.82 m de estatura y 72 kg de peso corporal y una superficie 1.90 cm 2 de acuerdo al normograma de dubois-dubois e índice de masa corporal de 21.74 kh/cm 2. Dicho estudio no  presentó patologías en el sistema. La geometría del dominio se obtuvo a partir de una Tomografía Axial Computarizada y las condiciones de borde y Esfigmanometría, respectivamente. Los Parámetros impuestos como condición de borde variaron en el tiempo según un patrón sinusoidal entre los valores extremos registrados y una frecuencia igual a la del pulso cárdiaco. La simulación numérica revela que las regiones sometidas a mayores solicitaciones mecánicas se encuentran en las raíces de las ramificaciones del cayado aórtico.



Asumiendo que la distribución de velocidades mostrada en la imagen, el cual tiene su vértice 4 pulgadas de la superficie inamovible. Calcular el gradiente de velocidades f or y=0,1,2,3 y 4 pulgadas. También determine el esfuerzo cortante en esos puntos si la viscosidad es de 400cP

  = 2  −   ℎ ℎ   = 2 ℎ − ℎ  = [2 2 − 2 ]  ℎ ℎ  (4") = 96 "  2" − 2(4"")  = 0 1   4 (4 )   (3") = 96 "  2" − 2(3"")  = 12 1   4 (4 ")   (2") = 96 "  2" − 2(2" )  = 24 1   4 (4 ")   (1") = 96 "  2" − 2(1" )  = 36 1   4 (4 ")   (0") = 96 "  2" − 2(0" )  = 48 1   4 (4 ) 

Investigación

(4") = (400)0 1 = 0  (3") = (400)12 1 = 4800  (2") = (400)24 1 = 9600  (1") = (400)36 1 = 14400  (0") = (400)48 1 = 19200 

Glosario 1. VISCOSIDAD: es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales producidas  por tensiones cortantes o tensiones de tracción. Emerge de las colisiones entre las partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia a su movimiento. 2. ECUACION 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. 3. FLUIDO NEWTONIANO: es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizall a contra su velocidad de deformación es lineal 4. FLUIDO NO NEWTONIANO: es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano. 5.

GRADIENTE DE VELOCIDAD:

es el gradiente de velocidad perpendicular a la 

dirección al plano en el que estamos calculando la tensión tangencial, [s−1]

6. VISCOSIDAD SAYBOLTS: El tiempo en segundos necesario para que 60 cm3 de aceite  pasen (a una temperatura determinada) del viscosímetro al recipiente de recogida se denomina viscosidad Saybolt, y se expresa en segundos Saybolt. Se trata de un método empírico, ya que tanto el volumen de aceite que debe fluir como el diámetro del orificio por el que debe hacerlo se fijan arbitrariamente. 7. VISCOSIMETRO: es un instrumento empleado para medir la viscosidad y algunos otros  parámetros de flujo de un fluido. Fue Isaac Newton el primero en sugerir una fórmula para medir la viscosidad de los fluidos, postuló que dicha fuerza correspondía al producto del área superficial del líquido por el gradiente de velocidad, además de producto de un coeficiente de viscosidad.

Datos Experimentales

 Análisis en Traker de la velocidad de la esfera en el agua tiempo = 0.234 s distancia = 0.199 m

 Análisis en Traker de la velocidad la esfera en el aceite tiempo = 0.199s distancia = 0.158 m

Uso de Software Trakers para obtener la velocidad en la glicerina tiempo = 0.332 s distancia = 0.106 m Densidad de la esfera

  =   =  40.(0.01389   = 92. 1 1  3 006)    =  = 12 23 = 0.5217

Análisis de la viscosidad del agua

Por la ley de Stokes la viscosidad del agua es

 )(.)    (.         =    ( − ) = .(.) 1000  − 92.11  = 0.147 ∙ Análisis de la viscosidad del Aceite

   =  = 12 23 = 0.5217

Por la ley de Stokes la viscosidad del aceite es

 )(.)    (.         =    ( − ) = .(.) 920  − 92.11  = 0.105 ∙ Analisis de la viscosidad de la Glicerina

   =  = 12 23 = 0.5217

Por la ley de Stokes la viscosidad de la glicerina es

 )(.)    (.         =    ( − ) = .(.) 1261  − 92.11  = ∙ Liquido

Distancia (m)

Agua 0.199 Aceite 0.158 Glicerina 0.106

Tiempo (s)

Velocidad (

0.234 0.199 0.332

0.8504 0.7939 0.3193

) 

 ()  ()  (∙ )

1000 920 1261

92.11 92.11 92.11

0.1465 0.1568 0.5505

Bibliografía 1. 2. 3. 4.

Wikipedia https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Stokes WikiHow https://es.wikihow.com/medir-la-viscosidad Mecánica de Fluido Autor Robert Mott Sexta Ed. Mecánica de Fluidos Fundamentos y Aplicaciones Autor: Yunes Cengel; Pag. 46 viscosidad