Download Viscosidad Elaborada por: Profesora Pilar Cristina

Viscosidad
Elaborada por: Profesora Pilar Cristina Barrera Silva
Objetivo
Determinar la velocidad límite de una esfera por dos métodos: primero de manera gráfica y
aplicando regresión lineal de calculadora. Y segundo con cada uno de los datos.
Hallar el coeficiente de viscosidad de la glicerina.
Realizar cálculo de error en el coeficiente de viscosidad.
Marco teórico:
Se suelta una esfera dentro de un medio viscoso (glicerina u otro
líquido facilitado en el laboratorio), inicialmente el movimiento de
ésta es acelerado, luego la velocidad instantánea de la esfera es
constante debido al rozamiento con el medio. La figura 1 ilustra la
situación.
Si la velocidad del objeto es relativamente baja a través del fluido,
se puede asumir que la fuerza de viscosidad es proporcional a la
velocidad instantánea del objeto pero en dirección opuesta a la
dirección del movimiento. Esta fuerza se expresa:
⃗
⃗⃗
1.
El coeficiente
depende de la forma del cuerpo. Si el cuerpo es
una esfera
2.
Esta relación se conoce con el nombre de Ley de Stokes.
Entonces la fuerza de viscosidad sobre la esfera es:
⃗
⃗⃗
3
El coeficiente 𝛈 depende de la fricción interna del fluido, recibe el nombre de coeficiente de
viscosidad. De acuerdo a la ecuación 1. Las unidades del coeficiente de viscosidad son:
. Compruebe que estas unidades son correctas.
La viscosidad también se expresa como:
esta unidad recibe el nombre de Poise (P).
Cuando la esfera a se mueve con la velocidad instantánea límite el diagrama de fuerzas sobre
esta es:
En esta situación ⃗ es la fuerza de viscosidad ecuación 3.
⃗⃗ es el empuje debido al fluido sobre la esfera: ⃗⃗
⃗ donde
es densidad
del fluido, es el volumen sumergido de la esfera y ⃗ es la gravedad.
Aplicando la primera ley de Newton, muestre que el coeficiente de viscosidad del fluido es:
(
)
4.
En este resultado es el radio de la esfera y es la velocidad límite de la esfera.
Investigue a que es igual la densidad de la glicerina a 20° C
Planee como determinar la densidad de la esfera
Investigue a que es igual el coeficiente de viscosidad de la glicerina a 20°C.
Procedimiento:
El montaje se ilustra en a figura 1. Determine con el calibrador el diámetro de cada una de las
esferas. Luego suelte cuidadosamente cada una dentro del medio viscoso dejando que ésta se
mueva unos 2 o 3 cm antes de tomar tiempo. Luego determine con el cronómetro el tiempo
de caída para diferentes alturas de esta esfera. Resuma los datos en una tabla adecuada.
Si es posible construya otra(s) tablas de datos con otras esferas.
Análisis de datos
Grafique en papel milimetrado posición vertical de cada una de las esferas como función de
tiempo, aplique regresión lineal de calculadora y determine la ecuación experimental entre
estas dos variables. ¿Qué velocidad instantánea constante se mide en la experiencia? Razonar
la respuesta.
Finalmente a partir de la ecuación 4. Halle el coeficiente de viscosidad de la glicerina.
También halle el coeficiente de viscosidad de la glicerina con cada dato, en este caso la
velocidad límite se puede determinar a partir de:
5.
Promedie los valores de 𝛈 obtenidos por dato.
Termine el análisis de datos hallando el error absoluto y relativo de 𝛈 tanto el obtenido a
partir del gráfico y el obtenido con cada dato.
Analice y explique cual resultado es el más confiable.
Éxitos en el desarrollo de la práctica