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LABORATORIO # 2, VISCOSIDAD(Marzo 2022)Ruiz Cortes Michael 5800182, Rodriguez Ramos Maria Camila 58000930, Gómez Rojas Juan David 58000293, Guerrero Sanchez Daniel Alberto 58000475Departamento Facultad de Ingeniería Civil Universidad Católica de ColombiaINTRODUCCIÓNLa viscosidad es la propiedad físi...

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LABORATORIO # 2, VISCOSIDAD (Marzo 2022) Ruiz Cortes Michael 5800182, Rodriguez Ramos Maria Camila 58000930, Gómez Rojas Juan David 58000293, Guerrero Sanchez Daniel Alberto 58000475

Departamento Facultad de Ingeniería Civil Universidad Católica de Colombia

INTRODUCCIÓN

La viscosidad es la propiedad física que caracteriza la resistencia al flujo de los fluidos sencillos. Es normalmente conocida como comportamiento de fluidez o resistencia a la caída. La viscosidad se describe como la resistencia interna de un fluido a circular o fluir y sin embargo debe ser una medida del rozamiento o fricción del fluido. Para ciertos líquidos, la viscosidad es constante y solo depende de la temperatura y presión. Este grupo se denominan líquidos Newtonianos. Los líquidos que no siguen esta relación proporcional son denominados fluidos noNewtonianos.

FD =3 π η D v (2) Expresión que es conocida como ley de Stokes, en honor del físico irlandés Sir George Stokes (18191903), que la dedujo por primera vez en 1845. Esta ley establece que la fuerza de arrastre viscoso que se opone al movimiento de una esfera a través de un fluido, cuando R < 1, es proporcional a la viscosidad del fluido,al diámetro de la esfera y a la velocidad de la misma en el seno del fluido.

OBJETIVOS

I.

II.

OBJETIVO GENERAL

Tipos de viscosidad. Determinar la viscosidad de los diferentes fluidos estudiados en el laboratorio y los cambios que pueden tener con objetos de diferentes tamaños.

Viscosidad dinámica (μ) magnitud física que mide la resistencia interna al flujo de un fluido (resistencia al flujo cortante). Es medida por el tiempo en que tarda en fluir este a través de un tubo capilar a una determinada

III.

temperatura. Las unidades con que se mide en el sistema Internacional son N.s/m2.

●

Viscosidad cinemática (v) es la característica propia del líquido desechando las fuerzas que generan su

●

movimiento. Se obtiene del cociente de la viscosidad dinámica y la densidad del fluido. Su unidad de medida es m2/s.

●

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Identificar cuáles de los fluidos estudiados presentan una viscosidad superior respecto a los otros Determinar si el diámetro de las esferas influye en los resultados obtenidos Comprender los diferentes conceptos de viscosidad y establecer las diferencias entre estos.

Ley de Stokes. Para valores pequeños del número de Reynolds (R < 1), es posible determinar analíticamente la expresión de la fuerza de arrastre sobre una esfera lisa, obteniéndose

IV.

METODOLOGÍA.

Para determinar las viscosidades de deformaciones tangenciales, se utilizaron los diferentes procedimientos en el laboratorio tales como: 1. Medir la distancia desde el inicio hasta el final del líquido 2. Llenar los tubos con los diferentes líquidos a utilizar 3. Registrar la temperatura de cada fluido 4. Seleccione las esferas, registre su masa y diámetro 5. Medir los diámetros internos de los tubos. 6. Dejar caer la esfera en los diferentes líquidos y registrar el tiempo que gasta hasta llegar al nivel inferior o final del tubo, repetir el procedimiento 10 veces en la tabla correspondiente.

Reloj de gran precisión que permite medir intervalos de tiempo muy pequeños, hasta fracciones de segundo ●

VISCOSIDAD DINÁMICA

La viscosidad dinámica, también llamada viscosidad absoluta, es la resistencia interna entre las moléculas de un fluido en movimiento y determina las fuerzas que lo mueven y deforman. ECUACIÓN 1

o

r=radio esfera MONTAJE EXPERIMENTAL.

= densidad esfera = densidad fluido v= velocidad

●

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

La Viscosidad Cinemática es la relación entre la viscosidad absoluta y la densidad de un fluido. Esta suele denotarse como u, por lo cual u = µ/ρ, Imagínese dos fluidos distintos con igual viscosidad absoluta, los cuales se harán fluir verticalmente a través de un orificio. Aquél de los fluidos que tenga mayor densidad fluirá más rápido, es decir, aquél que tenga menor viscosidad cinemática.

ECUACIÓN 2

V. ●

MARCO TEÓRICO

VISCOSIDAD

La viscosidad es el rozamiento interno entre las capas de fluido. A causa de la viscosidad, es necesario ejercer una fuerza para obligar a una capa de fluido a deslizar sobre otra. ●

CRONÓMETRO

●

VELOCIDAD PROMEDIO

Se define como la distancia recorrida entre el tiempo. La distancia es la suma de la longitud total de la trayectoria recorrida por el delfín, así que solo sumamos

las distancias recorridas por el delfín en cada etapa del viaje.

ECUACIÓN 3

-

viscosidad dinámica

-

viscosidad cinemática

ECUACIÓN 4

VI.

PROCEDIMIENTO

ESFERA PEQUEÑA ●

VISCOSIDAD AGUA DESTILADA

ESFERA GRANDE

-

densidad esfera

Volumen -

densidad esfera

Volumen densidad densidad

-

t promedio = v media = v límite o corregida

● ● ●

t promedio = v media = v límite o corregida

-

viscosidad dinámica

-

viscosidad cinemática

●

VISCOSIDAD JABÓN LÍQUIDO

-

Viscosidad cinemática

ESFERA PEQUEÑA

ESFERA GRANDE -

Densidad esfera

Volumen

-

Densidad esfera

densidad

Volumen -

t promedio = v media = v límite o corregida

-

Viscosidad dinámica

-

Viscosidad cinemática

densidad

-

-

t promedio = v media = v límite o corregida

Viscosidad dinámica

-

Viscosidad cinemática

ESFERA PEQUEÑA ●

VISCOSIDAD GLICERINA

ESFERA GRANDE

-

densidad esfera

Volumen -

Densidad esfera

Volumen densidad

densidad

-

-

-

t promedio = v media = v límite o corregida

-

viscosidad dinámica

t promedio = v media = v límite o corregida

Viscosidad dinámica

-

viscosidad cinemática

VII.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

agua destilada jabon liquido glicerina PREGUNTAS

Los fluidos más comunes, como el agua y el petróleo, son newtonianos. Su viscosidad permanece constante, sin importar cuán rápido se vean forzados a fluir a través de una tubería o canal. Por lo tanto, el único factor que afecta su viscosidad es la temperatura. Pero la viscosidad de algunos fluidos se ve afectada por factores distintos a la temperatura. Estos fluidos se denominan fluidos no newtonianos. La viscosidad de un fluido no newtoniano cambiará debido a la agitación o la presión—conocida técnicamente como tensión cortante. Una tensión cortante no afectará la viscosidad de un fluido newtoniano. Los fluidos no newtonianos son polímeros. Un polímero está compuesto de cadenas largas de unidades repetidas conocidas como monómeros que se encadenan para producir macromoléculas gigantes

I. ¿A qué se le llama un fluido ideal? En un enfoque de dinámica de fluidos simplificado se acostumbra a considerar las siguientes cuatro características de un fluido ideal: ▪ Flujo constante, lo cual implica que todas las partículas de un fluido tienen la misma velocidad al pasar por un punto dado; ▪ Flujo irrotacional, lo que significa que un elemento de fluido (un volumen pequeño del fluido) no posee una velocidad angular neta; esto elimina la posibilidad de remolinos (el flujo no es turbulento); ▪ Flujo incompresible, esto significa que la densidad del fluido es constante; ▪ Flujo no viscoso, lo que implica que la viscosidad es insignificante. El término viscosidad se refiere a la fricción interna, o resistencia al flujo, de un fluido. (por ejemplo, la miel es mucho más viscosa que el agua.)

3) ¿Por qué la temperatura afecta la viscosidad? La viscosidad es fuertemente dependiente de la temperatura. La mayoría de los materiales disminuyen su viscosidad con la temperatura; la dependencia es exponencial y puede haber variaciones de hasta un 10% por cada ºC modificado. Por ejemplo, la sensibilidad a la temperatura del agua es de 3% por grado centígrado a temperatura ambiente, así que para tener una precisión del 1% requiere que la temperatura sea regulada en 0.3ºC. Para líquidos más viscosos esta dependencia es mayor, y ha de tomarse mayores precauciones en el control de la temperatura. Respecto a los polímeros, la dependencia con la temperatura que estos presentan es lógicamente una función de la estructura y del tipo del polímero estudiado.

IX.

2) ¿Cuál es la diferencia entre un fluido newtoniano y no newtoniano?

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En algunos fluidos como el agua al tener una viscosidad baja fluye con más facilidad, en el caso del jabón su fluidez es diferente lo cual ocasiona que su velocidad de desplazamiento sea menor

X.

BIBLIOGRAFÍA

Khan Academy. 2022. ¿Qué es la velocidad? (artículo) | Khan Academy. [online] Available at: [Accessed 21 March 2022]....