Viscosidad y Ley de Stokes Experiencia de Laboratorio

Viscosidad y Ley de Stokes Experiencia de Laboratorio, Física II, 2007 A. Rodríguez, J. Pérez y A. Camus prodriguez@yahoo. com UNICEN – UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre– 2007 Fac. Cs. Exactas Lic. en Cs. Físicas

Ley de Stokes • Introducción • Desarrollo experimental • Resultados y discusión • Conclusiones • Futuro UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 2

Ley de Stokes – Introducción Fr • Ley de Stokes 'g. V v η: viscosidad dinámica r: radio de la esfera g. V v: velocidad de la esfera UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 3

Ley de Stokes – Introducción Fr • Ley de Stokes 'g. V v = vl g. V η: viscosidad dinámica r: radio de la esfera v: velocidad de la esfera • Si v = cte = vl (velocidad límite) ρ : densidad de la esfera ρ': densidad del fluido V: volumen esfera UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 4

Ley de Stokes – Introducción Reescribiendo: UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 5

Ley de Stokes – Introducción Reescribiendo: log vl tg = 2 log r UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 6

Ley de Stokes – Introducción Reescribiendo: log vl tg = 2 log r UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 7

Ley de Stokes – Introducción Reescribiendo: log vl tg = 2 vl log r tg = r 2 UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 8

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Ley de Stokes – Desarrollo experimental Se utilizaron 10 esferas de acero de varios diámetros: Esfera Diámetro [cm] 1 0. 301 0. 001 t=0 • Cada esfera se dejó caer cuatro veces en un tubo lleno de glicerina. 2 0. 351 • Altura del tubo 1. 5 m. 3 0. 423 vl 4 0. 482 t = t 1 • Diámetro R = 25. 9 0. 1 mm. 5 0. 793 6 0. 795 7 0. 856 8 0. 956 9 1. 203 10 1. 502 • La velocidad límite se alcanza a una altura H = 1300 1 mm con respecto al piso. H h 1 t = t 2 h 2 • h 1 = 900 1 mm • h 2 = 100 1 mm. UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 10

Ley de Stokes – Desarrollo experimental Se midió: t=0 d 1 vl t = t 1 h 1 y h 2 t 1 y t 2 Se calculó: d 2 t = t 2 UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 11

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Ley de Stokes – Resultados y discusión ¿ log vl = 2 log r ? UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 13

Ley de Stokes – Resultados y discusión ¿ log vl = 2 log r ? Pend = (1. 71 0. 03) s 1 r = 0. 9936 UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 14

Ley de Stokes – Resultados y discusión ¿ log vl = 2 log r ? Pend = (1. 71 0. 03) s 1 r = 0. 9936 Corrección de Ledenburg: UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 15

Ley de Stokes – Resultados y discusión ¿ log vl = 2 log r ? Pend = (1. 71 0. 03) s 1 r = 0. 9936 Corrección de Ledenburg: Pend = (2. 09 0. 03) s 1 r = 0. 99575 UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 16

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Ley de Stokes Conclusiones (1) • Se montó un tubo de Stokes con glicerina y se midió la velocidad límite de esferas de acero de distinto tamaño. • Se comprobó que dicha velocidad no se ajusta a la Ley de Stokes debido a que el movimiento de las esferas se ve influenciado por el escaso diámetro del tubo. • Se logra un buen acuerdo con la Ley de Stokes si esta influencia se tiene en cuenta a través de un factor de corrección. UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 20

Ley de Stokes Conclusiones (2) • Se confirma que la velocidad límite es proporcional al área de las esferas. • Se determinó que la viscosidad de la glicerina es = 12. 0± 0. 7 P. • En la literatura es = 13. 87 P. Posible absorción de humedad ambiente por parte de la glicerina utilizada en la experiencia. UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 21

Ley de Stokes Trabajos Futuros: • Mejorar la precisión de las mediciones de tiempo (automatización). • Comparar los resultados obtenidos en esta experiencia con mediciones de viscosidad mediante un viscosímetro UNICEN - Fac. Cs. Exactas - Tandil Septiembre 2007 22

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