Viscocidad

TABLA DE CONTENIDO

Objetivos--------------------------------------------------------------------------------------------- pág. 3

Marco teórico---------------------------------------------------------------------------------------pág. 4

Procedimiento experimental-------------------------------------------------------------------pág. 5

Tabla de datos--------------------------------------------------------------------------------------pág. 6

Cálculos-----------------------------------------------------------------------------------------------pág. 7

Discusión y análisis---------------------------------------------------------------------------------pág. 11

Conclusiones-----------------------------------------------------------------------------------------pág. 13

Bibliografía--------------------------------------------------------------------------------------------pág. 14

OBJETIVO GENERAL

Determinar la viscosidad de variosfluidos a temperatura ambiente, utilizando el método de la esfera descendente.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Identificar a través de esta experiencia el significado físico de las propiedades de los fluidos y así poder calcularelgradodeviscosidad.

• Estudiar el comportamiento de una esfera, analizando en particular el comportamiento de su fuerza viscosa, al dejarse en caer en una probeta con distintos líquidos.

• Realizar la toma de datos correspondiente con mayor precisión, para de este modo calcularla resistencia de la estructura molecular.

MARCO TEORICO

Viscosidad.

Característica que tiene las moléculas de un fluido de permanecer unidas en reposo, cuando estas se mueven se genera una fricción. Cuando el fluido está en contacto con un sólido el peso de este actúa sobre él, entonces el fluido para contrarrestar debe generar una fuerza neta para el equilibrio, según las bases teóricas de la guía esta fuerza neta es la suma de la fuerza de flotación y fuerza de arrastre viscoso. A continuación se definirá fuerza de flotación y fuerza de arrastre viscoso.

Fuerza de flotación.

Cuando un objeto está totalmente sumergido en un fluido, este genera empujes sobre todas las partes del objeto, también sabemos que a mayor profundidad se tiene mayor presión y es la fuerza que actúa, entonces al sumergir un objeto en agua se generan esos empujes pero la presión que actúa sobre la superficie de este será menor que la presión que está actuando en el fondo del objeto y al sumar estas dos fuerzas con signos contrarios queda solo actuando la fuerza en el fondo del objeto y que va en contra de la gravedad. A esa suma de fuerzas se le llama fuerza de flotación.

Fuerza de arrastre viscoso.

Es la fuerza que ejerce un fluido para resistir el movimiento de un cuerpo en dirección de su recorrido.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

El objetivo clave de esta practica es determinar la viscosidad de cinco líquidos en estudio, tales como la glicerina, aceite de carro, aceite de moto, miel y aceite vegetal usando con cada una de estas, dos esferas de hierro con dos diferentes diámetros.

Se dispuso a pesar la probeta vacía y las esferas, luego la probeta se lleno con 250 ml del fluido en estudio y se pesó nuevamente y de esta manera poder hallar el peso del líquido, este proceso se hizo utilizando los 5 fluidos mencionados anteriormente, después con el termómetro se pudo hallar las temperaturas respectivas de cada líquido a estudiar; seguidamente con el vernier se pudo determinar el diámetro de ambas esferas que luego servirá para hallar el volumen y por tanto la densidad.

Posteriormente se procedió a dejar caer libremente la esfera numero 1 y con el cronometro tomarle el tiempo desde que empezó a sumergirse en el liquido hasta que toco el fondo de la probeta y de este modo se obtuvo el primer tiempo. Este procedimiento se hizo 5 veces con ambas esferas obteniendo así 10 tiempos distintos por cada fluido.

TABLAS DE DATOS

FLUIDO # 1 ACEITE HIDRÁULICO

t1(s) t2(s) t3(s) t4(s) t5(s) t(s) promedio Diámetro (cm) Peso (gr)

Esfera 1 2.62 2.59 2.57 2.60 2.55 2.586 0.49 0.43

Esfera 2 1.21 1.22 1.20 1.18 1.18 1.198 0.66 1.02

Peso de la probeta vacía: 204.83 gr Altura: 24.5 cm

Peso de la probeta llena: 420.98 gr Volumen: 250 cm3

Peso del fluido: 216.15gr Temperatura: 24ºC

FLUIDO # 2 ACEITE VEGETAL

t1(s) t2(s) t3(s) t4(s) t5(s) t(s) promedio Diámetro (cm) Peso (gr)

Esfera 1 0.52 0.56 0.58 0.52 0.54 0.54 0.49 0.43

Esfera 2 0.36 0.37 0.37 0.40 0.39 0.378 0.66 1.02

Peso de la probeta vacía: 225.77 gr Altura: 24.8 cm

Peso de la probeta llena: 433 gr Volumen: 250 cm3

Peso del fluido: 207.23gr Temperatura: 26ºC

FLUIDO # 3 ACEITE DE MOTO.

t1(s) t2(s) t3(s) t4(s) t5(s) t(s) promedio Diámetro (cm) Peso (gr)

Esfera 1 0.66 0.61 0.65 0.62 0.62 0.632 0.49 0.43

Esfera 2 0.38 0.37 0.40 0.41 0.38 0.388 0.66 1.02

Peso de la probeta vacía: 205.44 gr Altura: 24.5 cm

Peso de la probeta llena: 422.32 gr Volumen: 250 cm3

Peso del fluido: 216.88gr Temperatura: 26ºC

FLUIDO # 4 GLICERINA.

t1(s) t2(s) t3(s) t4(s) t5(s) t(s) promedio Diámetro (cm) Peso (gr)

Esfera 1 4.41 4.41 4.40 4.43 4.455 4.42 0.49 0.43

Esfera 2 2.71 2.735 2.72 2.76 2.75 2.734 0.66 1.02

Peso de la probeta vacía: 205.13 gr Altura: 24.5 cm

Peso de la probeta llena: 519.30 gr Volumen: 250 cm3

Peso del fluido: 314.17gr Temperatura: 23ºC

FLUIDO # 5 MIEL.

t1(s)

t2(s) t3(s) t4(s) t5(s) t(s) promedio Diámetro (cm) Peso (gr)

Esfera 1 23,48 23,52 23,34 23,60 23,58 23.50 0.49 0.43

Esfera 2 13,68 13,60 13,61 13,64 13,62 13.36 0.66 1.02

Peso de la probeta vacía: 206,8 gr Altura: 24.5 cm

Peso de la probeta llena: 553,04 gr Volumen: 250 cm3

Peso del fluido:346.24gr Temperatura: 22ºC

CÁLCULOS:

• Volumen de las esferas

V = 4π r³ / 3

Esfera 1

V = 4π 0.245³ / 3=0.06 cm³

Esfera 2

V = 4π 0.33³ / 3=0.15cm³

• Densidad de las esfera

= m/v

Esfera 1

= 0.43/0.06=7.16g/cm³

Esfera 2

=1.02/0.15=6.8g/cm³

Conversión

1kg=1000g; 1m³=1000000cm³

Esfera 1

 =7.16(g/cm³)*(1kg/1000g)*(1000000cm³/1 m³)=7160 kg/ m³

Esfera 2

 =6.8 (g/cm³)*(1kg/1000g)*(1000000cm³/1 m³)=6800kg/ m³

• Densidad de los fluido

Aceite hidraulico:= 216.15/250=0.86g/ cm3=860kg/ m³

Aceite vegetal: = 207.23/250=0.82g/ cm3=820kg/ m³

Aceite de moto: =216.88gr /250=0.86/ cm3=860kg/ m³

Glicerina: = 314.17/250=1.25g/ cm3=1250kg/ m³

Miel: = 346.24/250=1.38g/ cm3=1380 kg/ m³

• Peso específico de las esferas

Esfera 1

= 7160 kg/ m³*9.8m/s2 =70168 N/ m³

Esfera 2

= 6800kg/ m³*9.8m/s2 =66640N/ m³

• Peso específico de los fluido

Aceite hidráulico: = 860kg/ m³*9.8m/s2 =8428N/ m³

Aceite vegetal: = 820kg/ m³*9.8m/s2 = 8036N/ m³

Aceite de moto: = 860kg/ m³*9.8m/s2 =8424N/ m³

Glicerina: = 1250kg/ m³*9.8m/s2 =12250N/ m³

Miel: = 1380kg/ m³*9.8m/s2 =13524N/ m³

• Velocidad de cada esfera para cada uno de los liquidos

v = d/t

d distancia recorrida

t = tiempo

Conversión de la altura a metros

Aceite hidráulico: 24.5cm=0.245m

Aceite vegetal: 24.8cm=0.248m

Aceite de moto: 24.5cm=0.245m

Glicerina: 24.5cm=0.245m

Miel: 24.5cm=0.245m

Velocidad de la esfera 1

Aceite hidráulico: 0.245m/2.586s=0.094m/s

Aceite vegetal: 0.248m/0.54s=0.459m/s

Aceite de moto: 0.245m/0.632s=0.387m/s

Glicerina: 0.245m/4.42s=0.055m/s

Miel: 0.245m/23.50s=0.010m/s

Velocidad de la esfera 2

Aceite hidraulico: 0.245m/1.198=0.204m/s

Aceite vegetal: 0.248m/0.378s=0.656m/s

Aceite de moto: 0.245m/0.388s=0.631m/s

Glicerina: 0.245m/2.734s=0.089m/s

Miel: 0.245m/13.63s=0.017m/s

• La viscosidad dinámica para cada esfera

d2 esf. - liq.)

18v

d = diámetro de la esfera

v = velocidad de caída de la esfera

esf. = peso específico de la esfera = peso específico del acero

liq. = peso específico del liquido

Viscosidad del aceite de carro

Esfera 1: m70168 N/ m³8428N/ m³ 0.91Pa - s

18(0.094m/s)

Esfera 2: m66640N/ m³8428N/ m³ Pa - s

18(0.204m/s)

Viscosidad del aceite vegetal

Esfera 1: m70168 N/ m³8036N/ m³ 0.18Pa - s

18(0.459m/s)

Esfera 2: m66640N/ m³8036N/ m³ 0.17Pa - s

18(0.656m/s)

Viscosidad del aceite de moto

Esfera 1: m70168 N/ m³8424N/ m³ 0.22Pa - s

18(0.387m/s)

Esfera 2: m66640N/ m³8424N/ m³Pa - s

18(0.631m/s)

Viscosidad de la glicerina

Esfera 1: m70168 N/ m³12250N/ m³ 1.46Pa - s

18(0.055m/s)

Esfera 2: m66640N/ m³12250N/ m³ 1.22Pa - s

18(0.089m/s)

Viscosidad de la miel

Esfera 1: m70168 N/ m³13524N/ m³ 7.86Pa - s

18(0.010m/s)

Esfera 2: m66640N/ m³13524N/ m³6.24Pa - s

18(0.017m/s)

TABLA FINAL

distancia (m) tiempo (s) V (m/s) T °C diametro(m) fluido µ practica

(pa- s) µ teorica

(pa- s) % error

esfera 1 0,245 2,586 0.094 24 0,005 aceite hidraulico 0,91 0,985 0,076

esfera 2 0,245 1,198 0.204 24 0,006 aceite hidraulico 0,57 0,985 0,42

esfera 1 0,248 0,54 0.459 26 0,005 aceite vegetal 0,18 0.20 0.1

esfera 2 0,248 0,378 0.656 26 0,006 aceite vegetal 0,17 0.20 0.15

esfera 1 0,245 0,632 0.387 26 0,005 aceite de moto 0,22 0.25 0.12

esfera 2 0,245 0,388 0.631 26 0,006 aceite de moto 0,18 0.25 0.28

esfera 1 0,245 4,42 0.055 23 0,005 glicerina 1,46 1,49 0,02

esfera 2 0,245 2,73 0.089 23 0,006 glicerina 1,22 1,49 0,18

esfera 1 0,245 23,5 0.010 22 0,005 miel 7,86 10 0.214

esfera 2 0,245 13,63 0.017 22 0,006 miel 6,24 10 0.376

DISCUSIÓN Y ANÁLISIS.

1. investiga para cada uno de los líquidos empleados, los valores reportados de viscosidad. Compare gráficamente los valores hallados experimentalmente con los valores reportados en los textos.

µ teorica

Pa-s µ practica Pa-s

0,985 0,91

0,985 0,57

0,20 0,18

0,20 0,17

0,25 0,22

0,25 0,18

1,49 1,46

1,49 1,22

10 7,86

10 6,24

2. ¿Por qué razón (efecto físico) se observa la esfera metálica ovalada dentro del fluido?

R//Cuando sumergimos la esfera metálica en cada uno de los líquidos pudimos observar como si esta cambiara de forma y fuera ovalada, todo esto se debe al efecto visual de refracción que padece la luz cuando se adapta a otro medio de propagación.

3. ¿Cuáles son las diferencias, si existen, entre los valores obtenidos experimentalmente y los presentados en el texto o referencia? ¿a qué se deben?

Los valores obtenidos experimentalmente no concuerdan exactamente con los de la bibliografía,

Tratándose probablemente de un error sistemático en el método experimental de medida. Para obtener valores más exactos (que se ajusten más a los aceptados), deberíamos repetir el experimento varias veces y en distintas condiciones para aproximarlo a una media que sería relativamente fiable.

4. ¿Cómo variaran los resultados si se realizan con una temperatura mayor de 50°c? explique.

R//Si hacemos nuevamente la experiencia sometiendo los fluidos a una temperatura mayor de 50°c los valores de las viscosidades hallados disminuirían ya que cuando hay mayor temperatura ocurre una dispersión de moléculas en los fluidos.

5. ¿en que afecta la temperatura en la viscosidad de un fluido?

R//La temperatura en los fluidos juega un papel muy importante ya que si esta es baja los fluidos suelen a ser más viscosos ya que las moléculas de estos se unen más cuando la temperatura es baja, pero si por el contrario estos se encuentran a temperaturas altas tienden a ser menos viscosos porque las moléculas que los componen se dispersan como efecto de las altas temperaturas.

6. Investiga otros métodos utilizados para hallar experimentalmente el valor de viscosidad de un líquido.

R//A continuación conoceremos otros métodos que existen para poder hallar experimentalmente el valor de viscosidad de un líquido y son los siguientes:

* Viscómetro de tubo capilar

* Viscosímetro couette o hatshek.

* Viscometro de searle

* Viscometro universal de saybolt

* Viscometro estándar calibrados capilares de vidrio.

7. ¿La velocidad terminal de todas las esferas debió ser igual? Justifique.

R// La velocidad terminal de las esferas no debía ser la misma puesto que estas se sumergieron en diferentes fluidos y estos tenían diferentes viscosidades y por esta razón la caída de las esferas era diferente en cada líquido.

CONCLCUSIONES

En la realización de este experimento pudimos reconocer la relación que hay entre cada liquido de acuerdo a sus propiedades, es decir cada liquido responde de diferente manera en cuanto a su viscosidad ante un cuerpo sumergido a el; además de esto pudimos ver que cuando se aumenta la temperatura a un líquido este tiende a fluir de una manera más rápida.se pudo comprobar que el líquido más viscoso de estos cinco fue la miel.

En este experimento no se obtienen valores exactos (aunque sí precisos), pero sí que se observan cualitativamente algunos conceptos y fenómenos físicos. Se obtienen valores de la viscosidad y densidad mediante un sencillo método de medida relativo, que nos proporciona un valor aproximado y orientativo. Habría que refinar el método experimental para obtener un valor más ajustado al aceptado, para lo que existen otros aparatos más sofisticados. Sin embargo, el experimento ha cumplido el Objetivo de hacernos comprender y visualizar la resistencia también llamada viscosidad que tiende a tener cada liquido ante un cuerpo sumergido en el.

BIBLIOGRAFÍA

Autor: Pedro Fernández Diez

Editorial: departamento de ingeniería energética universidad cantabria

Título: mecánica de fluidos

Autor: Fernandez, German, Il, Jairo,

Editorial: sena

Título: mecánica de fluidos

Autor: Robert L. Mott

Editorial: Prentice halla 4ta edición

Título: mecánica de fluidos aplicada

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