FISICA GENEAL II 01 Guía de Tabajo Patio N o Deteminaión de visosidades C.L. Di Pinzio, amia Máximo, Comes aú Intoduión: E visosímeto de Ostwad E visosímeto de Ostwad (Fig.1) es un apaato eativamente simpe paa medi visosidad, η, de uidos Newtonianos. En un expeimento típio se egista e tiempo de ujo, t, de un voumen dado V (ente as maas a y b) a tavés de un tubo apia de ongitud L bajo a inuenia de a gavedad. enases A Figua 1. Visosímeto de Ostwad. E undamento de a mayo pate de os visosímetos que se utiizan en a pátia es a ómua de Poiseuie, que nos da e auda Q (voumen de uido po unidad de tiempo) que ataviesa un apia de adio y ongitud ente uyos extemos se ha apiado una dieenia de pesiones p Q = V t π p = 8η (1) donde η es a visosidad de uido. Esto es p t η = π 8V () 1
Como, y V son onstantes paa un tubo deteminado, os agupamos en a onstante K π = 8V () y po o tanto se tiene: η = K p t () Si e íquido uye úniamente po aión de a gavedad en un tubo situado vetiamente, a dieenia de pesión p es a que ejee a oumna de íquido, esto es, p =δgh, siendo ρ a densidad de iquido y h a atua de a oumna. Po o tanto η = K δgh t (5) Si e apia no uea vetia había que tene en uenta e ánguo que oma on a vetia. Peo omo h y e ánguo son vaoes onstantes paa un tubo deteminado podemos esibi: η = K' δ t (6) E vao de K depende po o tanto de a geometía de ada visosímeto en oneto y suee dao e onstuto. También puede deteminase utiizando un íquido de visosidad onoida. Nomamente se deteminan as visosidades eativas eeidas a agua. Paa e agua se tendá: η agua = K ' δ t (7) agua De a expesión (7) se puede detemina K e intodui en a expesión (6) paa detemina a visosidad desonoida de íquido en estudio.
Como a visosidad depende de as uezas intemoeuaes y estas se modiian on a tempeatua a visosidad de un íquido también vaía on a tempeatua. Puede obsevase que e íquidos se umpe a euaión de Guzman-Andade: Q kt η = η 0 e (8) Poedimiento expeimenta 1) Con una pipeta intoduza aoho en a ampoa A hasta más de a mitad de a misma. Insue aie de modo que e íquido ene e voumen V quedando un poo más aiba de enase a. ) Deje esui e íquido poniendo en maha e onómeto en e momento en que a supeiie de íquido pasa po a y deteniéndoo en e momento que pasa po b. ) eaie a menos 10 deteminaiones de tiempo que tada e íquido en esui desde a hasta b. ) Vaíe e visosímeto y séqueo. 5) Después de que e visosímeto se haa seado y aane nuevamente a tempeatua ambiente epita e poedimiento on agua destiada y detemine a visosidad eativa de íquido espeto de agua. 6) euede que si eaiza vaias medidas a dispesión de as mismas debe tenese en uenta en a estimaión de intevao de inetidumbe. 7) Deteminaión de a visosidad absouta de agua a una tempeatua dada espeto a a ambiente. 8) Detemine a tempeatua ambiente, y epita a mediión on agua a ota tempeatua dieente. Visosímeto de Stokes Un visosímeto de Stokes onsiste en un vaso iindio tanspaente on e iquido uya visosidad se va a medi. En e íquido se dejan ae eseas métaias de msa onoida. Un esquema de visosímeto de stokes se muesta en a igua a). Sobe a esea inmesa en e íquido, atúan as siguientes uezas, omo se obseva en a igua b), e peso, e empuje (Aquímedes) y a ueza de oe que apaee a despazase e uepo en e medio.
E H P F Figua : Visosímeto de Stokes y uezas atuantes sobe a esea sumegida y en aída en un iquido. peso de a esea es: P = mg = π ρg donde ρ es a densidad de a esea, g a gavedad y e adio de a esea E empuje que eibe es: E = ρ π g Donde ρ a densidad de íquido, La ueza de iión sobe a esea es: F = 6π η υ γ donde η es a visosidad de íquido y υ a veoidad de a esea. La ueza esutante ente e peso y e empuje es: P E = π g
Dependiendo de a dieenia de densidades ente a esea y e íquido, seá e sentido de F γ. A se F γ popoiona a a veoidad, después de una etapa tansitoia, a suma de uezas vae eo y a esea se mueve on veoidad onstante, que se ama veoidad ímite υ. g υ = 9η Entones, midiendo esta veoidad ímite, sabiendo as densidades invouadas y onoiendo e adio de a esea es posibe detemina a visosidad de uido. En e anáisis anteio no se tuvo en uenta e eeto de as paedes de eipiente, sin embago dadas as dimensiones de tubo Ladenbug enontó que debe intoduise una oeión a a veoidad ímite v L mediante e ato g υ = 1 +, 9η donde es e adio de tubo. g η = 9υ 1 +, Si =mm y =5m po ejempo 0, 0 sobe e vao de η. o ua epesenta un ambio de asi un 10% Poedimiento expeimenta: 1) Lena de iquido e iindo tanspaente. ) Medi e adio de a eseitas ) Medi a densidad de iquido ) Estima a distania donde omienza a tene veoidad imite. 5) Deja ae as eseitas dento de uido y medi a veoidad imite 6) Enonta e vao de a visosidad. Bibiogaía: Isnadi Coo. Libo Séptimo. Estudio de ao Físia. esnik., Haiday D., Kane K. 5a. ediión en españo. 5