lunes, 6 de marzo de 2017

VISCOSIDAD POR EL MÉTODO STOKES

  • FUNDAMENTO:
La ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. 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:


donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y η la viscosidad del fluido.
La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una velocidad relativa entre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones.
Si las partículas están cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede calcularse su velocidad de caída o sedimentación igualando la fuerza de fricción con el peso aparente de la partícula en el fluido.
Vs=29r2g(ρpρf)η
donde:
Vs es la velocidad de caída de las partículas (velocidad límite)
g es la aceleración de la gravedad,
ρp es la densidad de las partículas y
ρf es la densidad del fluido.
η es la viscosidad del fluido.
r es el radio equivalente de la partícula.
  • GUIÓN EXPERIMENTAL:
1. Se debe medir el diámetro y la densidad de las esferas que se van a arrojar en la columna, para lo cual se dispone de una balanza analítica y una probeta, que nos permitirán calcular la masa y el volumen respectivamente de un número dado de esferas (en nuestro caso usaremos 4 esferas). 

2. Se marca la probeta con una regla, y ponemos un recorrido donde empezaremos y acabaremos de cronometrar.

3. Una vez hecho esto se deja caer cada esfera desde el centro de la columna y se cronometra el tiempo que tarda en pasar entre las marcas superior e inferior. Se repite el experimento con cuatro esferas de vidrio igual de tamaño y con cuatro líquidos diferentes.

  • ACEITE:





  •  2-PROPANOL:
                                                    


  • JABÓN:
      
  • JARABE:


4. Por último, calculamos las densidades:

  • Utilizamos matraces de 50 ml, para ello primero pesamos el matraz vacío, y después con agua, y por último con los líquidos.


  •  ACEITE:


  •  2-PROPANOL:




  •  JABÓN:




  • HOJA DE CALCULO:
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1F3FJBBHdIoMcxSBBZqjS-7pBxplYHEy1oSeTu1e7vbc/edit#gid=1081855585





  • CONCLUSIÓN CIENTÍFICA: Es muy difícil cronometrar el tiempo en todos los líquidos menos en el jabón porque la canica baja más lento, por tanto, estos datos no son muy exactos, puesto que al ir tan rápido hay un margen de error en el técnico.

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