FLUIDOS NO NEWTONiNOS

Departamento de Ciencias

Tema:

“Fluido no Newtoniano”

Elaborado por:

Abril, 2010

Tabla de contenidos:

* Tabla de contenidos………….2

* Agradecimientos………….3

* Introducción………….4

* Hipótesis………….5

* Objetivos………….6

* Marco teórico………….7

* Metodología………….8

* Discusión de resultados………….9

* Conclusión………….10

* Bibliografía………….11

* Anexos………….12

Introducción:

Este proyecto nos motivó en la curiosidad de ver que con algo cotidiano y tan simple como la fécula de maíz y agua se puede obtener una mezcla compleja, cuyas características físicas dan como resultado un fluido que puede tener aplicaciones prácticas como la fabricación de chalecos antibalas, paredes de contención y anti choques. Esperamos que este proyecto sirva para despertar el interés creativo de todos los que vean este proyecto.

Conclusión:

Gracias al estudio o investigación de este proyecto, nos dimos cuenta que cada día utilizamos fluidos no newtonianos, tanto en las comidas como en el aseo personal. También pudimos notar que la viscosidad de este tipo de fluidos varía con el tiempo, ya que tras cesar la perturbación, el fluido puede recuperar total o parcialmente su estado inicial.

Agradecimientos:

Le agradecemos profundamente al Ing.Hubert Gutiérrez por habernos brindado su apoyo, información sobre este proyecto y también por explicarnos en qué consisten los fluidos no newtonianos.

Anexos:

Hipótesis:

¿Qué son fluidos no newtonianos?

Son fluidos con comportamientos poco comunes, en los cuales cambia su forma haciéndose más rígida ante los movimientos. También son líquidos que disminuyen su viscosidad ante un movimiento, estos poseen grandes diferencias con los fluidos convencionales y sus propiedades son casi contrarias. En este trabajo demostraremos esa teoría.

Objetivo general:

Analizar qué son fluidos no newtonianos y algunas de sus propiedades.

Objetivos específicos:

* Definir las diferencias entre los fluidos newtonianos y los no newtonianos.

* Analizar las propiedades de los fluidos no newtonianos.

* Demostrar la manera en la que se elabora un fluido no newtoniano.

Metodología:

Un ejemplo barato y no tóxico de fluido no newtoniano puede hacerse fácilmente añadiendo fécula de maíz en una taza de agua. Se añade la fécula de maíz en pequeñas proporciones y se revuelve lentamente. Cuando la suspensión se acerca a la concentración crítica es cuando las propiedades de estefluido no newtoniano se hacen evidentes. La aplicación de una fuerza con la mano hace que el fluido se comporte de forma más parecida a un sólido que a un líquido. Si se deja en reposo recupera su comportamiento como líquido.

Discusión y resultados:

En este proyecto se realiza el experimento con varios ingredientes; agua y fécula de maíz los cuales mezclamos y dio como resultado el fluido no newtoniano. Este impedía el movimiento fácil de cualquier objeto que estuviera dentro de él. También el fluido a diferencia de otros, no se sale de su contenedor ante un movimiento circular muy fuerte, ya que su superficie se vuelve más rígida pero cuando el movimiento cesaba, el fluido aumentaba su forma líquida. Esto nos asegura el éxito en comprobar cuales son las características de estos fluidos y cuáles son las diferencias en cuanto a los líquidos comunes.

Bibliografía:

Mecánica de fluidos. Irving H. Shames. Pág 15-18.

CD ROM de Liggett.

Flujo en tuberías y canales. Rodrigo Cano Gallego.

Enciclopedia didáctica ilustrada. Salvat editores. Tomo 2.

Direcciones en Internet:

www.pemex.com/r17_17.html

www.cueronet.com/terminacion/fisicoquimica.htm

www.kokone.com.mx/zona/baba.html

www2.ceniai.inf.cu/dpub/innovac/vol5num4/articulo2.htm

Introducción.

“Fluidos no Newtonianos”.

Un fluido no newtoniano1 es aquel fluido cuya viscosidad2 varía con la tensión cortante que se le aplica, es decir, se deforman conforme a la presión que les apliques al tocarlos. No tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.3 4

Estos fluidos se comportan de una manera difícil de describir ya que no cumplen las leyes establecidas por Isaac Newton.5 6

Si a estos fluidos les aplicamos una fuerza menor su estado seguirá siendo líquido-viscoso y el objeto introducido se hundirá. Pero en cambio, si le aplicamos una fuerza mayor o sea más fuerte, ésta cambiará su estado a sólido obstruyendo el paso de cualquier objeto.

Este tipo de fluidos se comportan como fluidos newtonianos7 cuando la tensión o fuerza aplicada es pequeña. Sin embargo sobre ellos se le aplica una tensión intensa en un corto espacio de tiempo, el material se estresa, aumentando su viscosidad proporcionalmente a dicha solicitud, aumentando también la fuerza de cohesión.8 9

En este experimento demostraremos que debido a que la masa es un fluido no newtoniano, ésta cambiará su estado debido a tensión que apliquemos sobre ella. El cambio en la viscosidad de este material también depende de la temperatura10 ya que si éste está muy frío el nivel de cohesión entre las partículas, es decir la unión entre ellas, aumentará y esto hará que se haga sólido.

Al momento de golpear el fluido se genera unmovimiento ondulatorio11 que produce vibraciones afectando a las partículas y juntándolas aún más, lo que lo vuelve sólido. De la misma manera, al ejercer presión,12 13 la cohesión de sus partículas aumentará volviendo sólido el fluido.

Si le aplicamos una fuerza menor su estado seguirá siendo líquido-viscoso y el objeto introducido se hundirá. Pero en cambio si le aplicamos una fuerza mayor o sea más fuerte, ésta cambiará su estado a sólido obstruyendo el paso de cualquier objeto.

Con este experimento podemos observar que con algo cotidiano y tan simple como la fécula de maíz y agua se puede obtener una mezcla compleja, cuyas características físicas dan como resultado un fluido que puede tener aplicaciones prácticas como la fabricación de chalecos antibalas, paredes de contención y anti choques. 14

¿Cómo hacer un fluido no Newtoniano?

EXPERIMENTO 1.

Materiales:

Maicena: Harina refinada de maíz o almidón de maíz (cantidad opcional).

Agua (cantidad opcional).

1 recipiente (preferiblemente de plástico).

Preparación:

1.- Se vierte un poco de agua en un recipiente.

2.- Vamos agregando la maicena a mayor cantidad que la del agua mezclando las sustancias con las manos hasta conseguir la consistencia deseada (viscosa).

La cantidad implementada dependerá del tamaño del recipiente. Pero para lograr que nuestro experimento salga, la masa tiene que tener una consistencia viscosa.

Resultado y conclusiones:

Al mezclar el agua con la maicena, obtendremos una masa con aspecto viscoso.La cual al momento de golpearla con bastante fuerza y rápidamente, utilizando la mano o algún otro objeto, la masa se volverá sólida debido a la cohesión(unión) de sus partículas y al introducir algo a la masa con mucha lentitud, ésta volverá de nuevo a tener un aspecto viscoso-líquido haciendo que el objeto que intruzcamos se hunda.

En este experimento se muestra cómo podemos incluso correr por encima de la superficie de una piscina llena de un fluido no newtoniano, pegarle con martillos, balacearlo, etc. Y a pesar de eso el fluido siempre estará sólido, siempre y cuando se le aplique la fuerza suficiente y rápida para que esto pase.

Un artículo de Waitukaitis y Jaeger aparecido en Nature dice que este fluido se solidifica por la compresión de partículas que hay.

Esto quiere decir que la causa de que el fluido se vuelva sólido al momento de golpearlo con una rapidez y fuerza suficiente es debido a la aglomeración de las partículas sólidas que hay en la solución, las partículas se cohesionan o se unen gracias a la ley de la conservación del momento, formando una tensión superficial15 en la masa. Por lo tanto, cuando no se golpea lo suficientemente rápido y fuerte, las partículas se separan y por lo tanto el objeto se hunde al introducirse.16 17 18

Experimentando con el sonido.

EXPERIMENTO 2.

Materiales

Un film plástico (de esos que se utilizan para envolver comida).

Un parlante, altavoz o bocina.

Una mezcla o fluido no newtoniana como la que usamos en el experimento anterior.

PROCEDIMIENTO:

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