PROFESOR:

ING. YZOCUPE CURUHUA, VICTOR

CURSO:

FLUJO VISCOSO

ALUMNOS:

CORTEZ LAURENCIO, JUAN HAROLD10130126

SANTO BECERRA, JUAN JUNIOR.10130157

VILLALVA CAAVI, WILMAR10130164

ROMAN CRUZ, MAYCOLL RONALD.09130108

En este experiencia lo que se busca es dar a conocer la gran importancia de George Gabriel Stokes por haber estudiado a profundidad las propiedades en los fluidos; que cada uno de estos presentaba distinta friccin; y que esta llamada viscosidad era constante en un determinado fluido. La viscosidad era la causante de que unos fluidos se desplazaran ms rpidos que otros y si lanzabas una esfera en un determinado fluido, esta generaba la fuerza de arrastre que experimenta una esfera en el interior de un fluido. Se tendr que analizar la viscosidad de un fluido, utilizando bsicamente la frmula de Stokes. Lo que se quiere analizar es el movimiento interno que consiste en el desplazamiento de un cuerpo dentro de un fluido en estado estacionario. La ley de Stokes provee una formula precisa para relacionar la fuerza de arrastre que experimenta una esfera de radio R que se sedimenta con velocidad constante a travs de un fluido en reposo. Esta ley se refiere a la fuerza de friccin experimentada por objetos esfricos movindose en el seno de un fluido viscoso en un rgimen laminar de bajos nmeros de Reynolds. En general la ley de Stokes es vlida en el movimiento de partculas esfricas pequeas movindose a velocidades bajas.

1.-Determinacin del coeficiente de viscosidad de un lquido por el

mtodo de 2.-Representar el movimiento de los cuerpos en el seno de un fluido

viscoso. 3.-Encontrar la explicacin del porque algunos fluidos se desplazan ms

rpidos que otros.

Cuando un cuerpo se mueve a travs de un fluido, aparece una fuerza

sobre el cuerpo que se opone a dicho movimiento. Dicha fuerza, que recibe

el nombre de fuerza de arrastre, tiene su origen en los esfuerzos

tangenciales y normales que ejerce el flujo sobre la superficie del cuerpo.

La fuerza de arrastre sobre un cuerpo de geometra dada resulta muy difcil

de determinar analticamente, ya que depende de gran nmero de factores.

Por eso es necesario recurrir bsicamente a la adquisicin de datos

experimentales y, con esta finalidad, es costumbre expresar dicha fuerza

en la forma:

=

R: Radio de esfera V: Velocidad : Viscosidad del fluido

Podemos servirnos de la ley de Stokes para realizar una

medida precisa de la viscosidad de un fluido. Consideremos

una esfera lisa, de masa m y dimetro D, que cae en el seno

de un fluido viscoso (Fig. 3). Las fuerzas que actan sobre

la esfera son: su peso mg, el empuje hidrosttico E y la

fuerza de arrastre viscoso FD. La segunda ley de Newton

nos permite escribir:

Mg-E-Fr=ma

Se alcanza cuando la aceleracin sea cero, es decir cuando la resultante de las fuerzas que actan sobre la esfera es cero:

mg = E + Fr

FPeso = FArquimedes + FStokes (1)

6 =4

33(s-f)g .(2)

Y aislando V, de la ecuacin obtendremos la velocidad lmite

=2

9

2

(s-f)m (3)

Figura 1

Balanza para pesar las esferas de hierro, error del instrumento 0,05g

Vernier, error del instrumento 0,05mm

FIGURA 2

Cronometro, error del instrumento 0,05seg

FIGURA 3

Viscosmetro formado por una columna graduada de vidrio.

FIGURA 4

Esferas de acero de diferente dimetro

Fluido (glicerina)

Medimos la temperatura de la glicerina en el interior del tubo. Medimos con el vernier los dimetros de las esferas y hallando sus

radios sus radios. Determinamos la masa de las diferentes esferas. Anotamos el dimetro interior del tubo de vidrio Dt. Se tomara un amplio intervalo de longitud L a lo largo del viscosmetro y

se dividir en intervalos de 5cm hasta obtener 6 intervalos de 5cm cada uno de ellos.

Sujetamos la esfera y lo sumergimos en el fluido a una profundidad de

0.5cm con respecto a la superficie. Soltamos la esfera para que inicie el movimiento de cada libre, a lo

largo del tubo , obtenemos el tiempo que tarda en recorrer el primer intervalo de 5cm mediante un cronometro. Esta operacin la realizamos 5 veces hasta obtener un valor ms exacto.

El procedimiento anterior lo repetimos con los siguientes intervalos: 0-

10cm; 0-15cm; 0-20cm; 0-25cm; 0-30cm. Obteniendo los tiempos correspondientes a cada intervalo se

procedimos a calcular el valor medio de la siguiente manera:

= + + +

Donde: t1,t2,t3,t4,representa cada una de las cuatro medidas obtenidas

yN0t representa el numero de medidas introducidas en la formula, que en este caso son 4 medidas.

Con la velocidad observada hallaremos la VELOCIDAD CORRGIDA con la siguiente frmula: Vcorr = V0 [1 + (9De)/ (4Dt) + (9De)2/(4Dt)2]

Con esta velocidad limite, el dimetro de la bola ya las densidades

respectivas (la de la bola y la del liquido en estudio), se puede calcular la viscosidad con la formula dada:

=

(e f)

El ltimo paso ser el clculo del personaje de error. Realizado con la siguiente formula.

Err abs. = uteo uexp

%Err rel. = {(uteo uexp) / uteo } 100 Donde: u0: Viscosidad terica de tabla. ui: Viscosidad promedio experimental.

TABLA 1

ESFERA I II III IV V

Dimetro(mm) 27mm 22mm 19mm 12.6mm 6.3mm

Peso(N) 0.7848N 0.4365N 0.2747N 0.0800N 0.0088N

Masa(Kg) 0.0800Kg 0.0445Kg 0.0280Kg 0.00815Kg 0.0009Kg

Densidad(Kg/m3) 7762.47 Kg/m3 7981.66

Kg/m3

7796.48

Kg/m3

7781.21

Kg/m3 6874.20 Kg/m3

TABLA 2

Distancia

recorrida

(cm)

Tiempos (s) Tiempo

prom.

V

Exp.(m/s)

V corr

(m/s) (Pa.s)

T1(s) T2(s) T3(s) T4(s)

I 1.60 1.65 1.53 1.60 1.59 0.6289 1.2783 2.0210

II 2.11 2.18 1.90 2.00 2.05 0.4878 0.8688 2.0480

III 2.44 2.62 2.34 2.69 2.52 0.3968 0.6520 1.9724

IV 4.26 4.19 4.18 4.07 4.18 0.2392 0.3307 1.7062

V 14.86 14.12 14.15 13.57 14.18 0.0705 0.0824 1.4738

prom= 1.8443

CLCULO DEL ERROR ABSOLUTO:

Err abs. = l teorica - experimental l Err abs. = (1.3923 1.8443) = 0.452

CLCULO DEL ERROR RELATIVO:

exp% | | .100%

teorica erimental

teorica

E

%E =(1.39231.8443)

1.3923 100 = 32%

GRAFICAS

Dimetro de la esfera Velocidad Corregida.

Dimetro de la esfera Velocidad Experimental.

La ley de Stokes nos da una formula muy prctica para cuantificar la fuerza de

friccin que ejerce sobre un cuerpo sumergido que va a una velocidad

constante

Nos da una idea de cmo caracterizar el movimiento de los cuerpos en el seno

de un fluido viscoso.

La llamada velocidad limite, se alcanza cuando la aceleracin sea cero, es

decir cuando la resultante de las fuerzas que actan sobre la esfera es cero.

Al pesar las esferas calibrar bien la balanza para no tener un alto

porcentaje de error.

Ser cuidadoso al separar las esferas de distintos dimetros.

Tratar de soltar las esferas desde un mismo nivel.

Al terminar la experiencia tapar el tubo que contiene el fluido para que

en este no ingresen partculas.

www.mechanicfluidos.edu.pe visitado 12/02/13

www.fisicamecanica.com visitado 12/02/13

http://html.rincondelvago.com/viscosidad_2.html visitado el 12/02/13

Fsica II teora y problemas, Walter Prez terral, Megabyte s.a.c.

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Fsica II, Humberto Leyva Najeros, editorial Moshera, Lima 2006, pag

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