VISCOSIDAD EN DOS FLUIDOS

Resumen

se determinó la viscosidad de dos fluidos diferentes los cuales fueron, agua y aceite; mediante el uso de la ley de  Stokes. primeramente se usó una probeta en la cual se le añadió un líquido y se hizo caer unas esferas de radio conocido y se tomó el tiempo que tardaba en bajar cierta distancia con el uso de un cronómetro, al anotar los datos en una tabla se hizo el uso de la fórmula de la ley de Stokes y se logró calcular aproximadamente la viscosidad de los dos fluidos.

Con base en este experimento se pudo observar que el coeficiente de viscosidad se puede calcular conociendo las densidades del líquido, la esfera  y la velocidad de caída a partir de la fórmula de la ley de Stokes.

Marco Teórico

Para poder determinar la viscosidad de los fluidos se requiere esencialmente tener claros los siguientes principios y conceptos.

• Gravedad: La gravedad, se encuentra en sintonía con el peso, que representa por su lado, la fuerza de gravedad que ejerce la masa del planeta sobre todos los objetos que se encuentran dispuestos dentro de su campo de gravedad. Entonces, el peso del mismo cuerpo        podrá presentar variación en los diferentes planetas si la masa de estos últimos resultara ser diferente a la masa de la Tierra.  

Matemáticamente la ecuación de la gravedad para el planeta Tierra se expresa como:

[pic 1]

• Radio geométrico: En geometría, el radio de una circunferencia es cualquier segmento que une el centro a cualquier punto de dicha circunferencia. La longitud del radio es la mitad de la del diámetro. Todos los radios de una circunferencia, un círculo, una esfera y una hiperesfera, respectivamente, poseen la misma longitud.
• Diámetro geométrico: El diámetro es la línea recta que pasa por el centro y une dos puntos opuestos, ya sea en una circunferencia, en una curva cerrada o en una superficie esférica. Todo diámetro dividirá al círculo en dos semicírculos. El diámetro de una esfera se mide comúnmente con un pie de rey.        

• Densidad: La densidad es una unidad de medida derivada de dos unidades extensivas o generales de la materia que son la masa y el volumen.

Hace referencia a la distancia molecular a la que se encuentran las partículas de una sustancia.

Es una magnitud escalar que refleja la relación entre el volumen que ocupa un elemento o compuesto y la masa contenida en ese espacio, la cual casi siempre es continua y homogénea en todos sus puntos.

Matemáticamente se puede expresar dicha relación como:

[pic 2]

• Ley de Stokes: La ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas. La ley de Stokes puede escribirse como:

[pic 3]

Donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y n la viscosidad del fluido.

• Viscosidad: La viscosidad es una característica de los fluidos en movimiento, que muestra una tendencia de oposición hacia su flujo ante la aplicación de una fuerza. Cuanta más resistencia oponen los líquidos a fluir, más viscosidad poseen. Los líquidos, a diferencia de los sólidos, se caracterizan por fluir, lo que significa que al ser sometidos a una fuerza, sus moléculas se desplazan, tanto más rápidamente como sea el tamaño de sus moléculas. Si son más grandes, lo harán más lentamente.

La fórmula para hallar la viscosidad de un líquido está dada de la siguiente manera:

[pic 4]

Donde r es el radio de la esfera, g la fuerza de gravedad, Pc es la densidad del cuerpo (la esfera), Pl la densidad del líquido y Vel es la velocidad límite.

• Volumen de una esfera: El volumen es una magnitud métrica de tipo escalar2 definida como la extensión en tres dimensiones de una región del espacio. Es una magnitud derivada de la longitud, ya que se halla multiplicando la longitud, el ancho y la altura. Matemáticamente el volumen es definible no sólo en cualquier espacio euclídeo, sino también en otro tipo de espacios métricos que incluyen por ejemplo a las variedades de Riemann. Matemáticamente el volumen de una esfera se expresa de la siguiente forma:

[pic 5]

Aplicaciones

La viscosidad se puede aplicar en el área de flujo de fluidos (una rama de la ingeniería civil), porque nos brinda el valor de la resistencia que presenta el fluido al ser transportado de un punto a otro.

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