DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE UN FLUIDO DESCONOCIDO (LEY DE STOKES)

ESTUDIO DEL MOVIMIENTO (m.r.u)

Introducción

Una partícula cuando desciende en el seno de un fluido está sometida a un conjunto de fuerzas. En la dirección del movimiento actúa el peso de la partícula y en dirección contraria el empuje del fluido y el rozamiento de la partícula con el fluido.

Desde el momento en que se inicia el movimiento dentro del fluido hay dos fases:

• Durante la primera fase, la fuerza resultante es positiva en el sentido de avance de la partícula, y por tanto, se produce un movimiento acelerado que incrementa paulatinamente la velocidad de la partícula.
• Al aumentar la velocidad también lo hace la fuerza resistente o rozamiento, hasta que llega un momento en el que las fuerzas se anulan y la aceleración se hace cero, alcanzándose en ese instante la velocidad máxima. A partir de se momento se desarrolla una segunda fase, que se caracteriza por que la velocidad se mantiene constante en el valor máximo alcanzado. esta velocidad es conocida con el nombre de velocidad terminal o límite, v.

En la práctica esta segunda fase es la importante, ya que la primera es muy corta y apenas influye en el experimento. Para estudiar la velocidad límite y la viscosidad de un determinado medio, se recurre al enunciado 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. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.  Base física para la determinación de la viscosidad de un fluido desconocido (Ley de Stokes)

Esta ecuación se cumple siempre que el movimiento de la partícula no sea muy elevado y provoque turbulencias dentro del fluido, momento en el cual la resistencia no sigue la ley de Stokes.

En esta práctica, una serie de variables son constantes: densidad del detergente (1,020 g/ml), gravedad (9,81 m/s2) y densidad de la canica (2,450 g/ml)

Objetivos

• Estudiar el movimiento producido al caer una bola por un líquido viscoso
• Determinar la viscosidad del fluido desconocido.

Procedimientos

Vamos a analizar como se mueve una bola de cristal cuando se la deja caer en el interior de detergente y medir esa velocidad límite de forma experimental, para ello preparamos un tubo de metacrilato con detergente y realizamos marcas espaciadas en él para poder tomarlas como referencia. Por lo expuesto anteriormente debemos dejar un espacio entre la parte alta del detergente y la primera marca en el cual la bola adquiere la velocidad constante de caída en el seno del fluido.

En este caso vamos a tirar 5 canicas de distintos radios, de tal forma, que el radio es la variable dependiente y la velocidad es la variable dependiente, y nuestra incógnita es la viscosidad del detergente.

Materiales

• Tubo de metacrilato
• Bolas de vidrio
• Detergente
• Regla
• Cronómetro
• Calibre*

* El siguiente GIF animado (obra de Joaquim Alves) te ayudará con el funcionamiento de calibre.