LABORATORIO LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS DENSIDAD Y VISCOSIDAD DENSIDAD Y VISCOSIDAD Para ara la rea eali liza zaci ción ón de es esta ta prác prácti tica ca se debe debe es estu tudi diar ar la info inforrma maci ción ón del del presente documento documento además se debe leer los textos de MECÁNICA DE F!ID"# F!ID"# DE CEN$E % CIM&AA ' MECÁNICA DE F!ID"#( )* M"++( los temas ,ue se indican a continuaciónFluido Ne.toniano )e'nolds ' Dia/rama de Mood'* e' de #to0es Medidores de 1iscosidad*
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Objetivo de la pr!ti!a Conoce Cono cerr el efec efecto to de las las fuer fuerza za 1isc 1iscos osas as ,ue ,ue ac act2 t2an an sobr sobre e los los cuer cuerpo poss sumer/idos en un 3uido determinado* De"#idad a densidad se de4ne como la masa de una unidad de 1olumen del cuerpo 5sólido( l6,uido( /aseoso7* Es una propiedad espec64ca( es decir( no depende de la cantidad cantidad de materia materia ,ue tomemos tomemos(( sino de la materia de la ,ue se trate* trate* Cada sustancia tiene una densidad distinta a otras( pero i/ual para cual,uier porción de la misma sustancia* #e establecen dos tipos de densidades* a de"#idad ab#ol$ta o real ,ue mide la masa por unidad de 1olumen( ' es la ,ue /eneralmente se entiende por densidad* #e lo expresa de la si/uiente manera* ρ
=
m V
Dondem-
Masa asa del cuerpo erpo 80/ 80/9(8 9(88lb 8lbm9*
:-
:olumen del cuerpo 8m ;9( 8ft;9*
+ambi
1 =
v
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS DENSIDAD Y VISCOSIDAD Donde1-
:olumen espec64co 8m;=0/9( 8ft;=lbm9*
a densidad se puede aplicar para cual,uier sustancia pero esta debe ser >omo/etero/
De"#idad relativa% esta compara la densidad de la sustancia con la del a/ua( está de4nida como el peso unitario del material di1ido por el peso unitario del a/ua destilada a ?@C* #e calcula con la si/uiente fórmula DR
=
Densidad de lasustancia Densidad del agua
Esta densidad tiene 1alor adimensional* a densidad de una sustancia puede 1ariar si se cambia la presión o la temperatura* En el caso de ,ue la presión aumente la densidad tambiará( en cambio si se aumenta la temperatura la densidad disminuirá* En la /rá4ca No* se puede 1er como 1ar6a la densidad del a/ua con la temperatura*
Interpretar la forma de la /rá4ca*
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Vi#!o#idad a 1iscosidad se de4ne como una propiedad distinti1a de los 3uidos* Está li/ada a la resistencia ,ue opone un 3uido a deformarse continuamente cuando es sometido a un esfuerzo cortante* !n 3uido ,ue no posee 1iscosidad se conoce como 3uido ideal* En la realidad todos los 3uidos presentan 1iscosidad( siendo el modelo de 1iscosidad nula una aproximación 1álida para determinadas aplicaciones* os 3uidos pueden ser en /eneral clasi4cados a la relación ,ue existe entre el esfuerzo cortante aplicado ' la 1elocidad de deformación( de la si/uiente maneraτ μ =
du dy
DondeB-Esfuerzo cortante 80si( 0Pa9* -
:iscosidad 8Pa s9( 80/=m s9( 8cP9
du=d'-:ariación de la 1elocidad con respecto a la separación de las placas * Consultar ' explicar*
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a 1iscosidad se mani4esta 2nicamente en l6,uidos en mo1imiento( 'a ,ue cuando el 3uido está en reposo o en mo1imiento de tal manera ,ue nin/una capa se mue1a con respecto a las capas ad'acentes( no /enerará fuerzas cortantes aparentes* Es por ello ,ue al llenar un recipiente con l6,uido( la super4cie de
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LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS DENSIDAD Y VISCOSIDAD Vi#!o#&'etro de bola ($e !ae Conforme un cuerpo cae en un 3uido solamente bao la in3uencia de la /ra1edad acelerará >asta ,ue la fuerza >acia abao 5su peso7 ,uede e,uilibrada con la fuerza de 3otación ' la de arrastre 1iscoso ,ue act2an >acia arriba* a 1elocidad ,ue alcanza en ese tiempo se denomina 1elocidad terminal* El 1iscos6metro de bola ilustrado en la 4/ura* Gace uso de este principio para ocasionar ,ue una bola esf
Il$#tra!i)" * Vi#!o#&'etro de Bola
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Il$#tra!i)" + Dia,ra'a !$erpo libre e#-era
DondeE- Empue eercido por el 3uido 8N9( 8lb9* Fr-
Fuerzas 1iscosas 8N9( 8lb9*
m/-
Peso del cuerpo 8N9( 8lb9*
Cuando alcanza la 1elocidad terminal( la bola está en e,uilibrio* Por tanto se tienemg Fr E −
−
=
0
#i Hs es el peso espec6fico de la esfera( H f el peso espec64co del 3uido( : el 1olumen de la esfera ' D el diámetro de la esfera( se tienemg γsV =
E γ f V =
Para 3uidos mu' 1iscosos ' una 1elocidad pe,uea( la fuerza de arrastre sobre la esfera es Fr
μ
=
=
3 πμvD
( γ s
γ f ) D
−
18 v
2
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS DENSIDAD Y VISCOSIDAD Donde:-
:elocidad de la esfera 8m=s9
D-
Diámetro de la esfera 8m9
Para tomar el tiempo de descenso de la bola en forma 1isual( es necesario ,ue el 3uido sea transparente( para ,ue pueda obser1arse ' permita el re/istro* Dato# del e($ipo. on/itud del tubo- *? 8m9 Diámetro-
;J 8mm9
/ROCEDIMIENTO DE LA /RÁCTICA Vi#!o#idad. *0 lenar el 1iscos6metro con el 3uido seleccionado* +0 #eleccionar las esferas ' medir su diámetro aproximado ' su peso en la balanza de masas con peso conocido* 10 Dear caer la esfera desde la parte superior del 1iscos6metro procurando no soltarla desde una altura mu' /rande desde la super4cie libre del 3uido* 20 +omar el tiempo ,ue demora la esfera en lle/ar al fondo del 1iscos6metro* 30 )epetir el paso ; ' ? con esferas de diferente diámetro* 40 Cambiar de 3uido( procurando limpiar el 1iscos6metro antes de llenarlo con otro 3uido* 50 )epetir los paso ;( ? ' K* /repara!i)" del i"-or'e. Gacer un análisis de una >oa sobre los resultados obtenidos* )ecomendaciones /re,$"ta# LDepende la 1iscosidad de la densidad de la sustancia Lu< es 1iscosidad aparente Lu< es 1iscosidad cinemática Lu< es un 3uido dilatante
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS DENSIDAD Y VISCOSIDAD Lu< es un 3uido plástico Lu< es un 3uido de &in/>am Mencione K 3uidos no Ne.tonianos
BIBLIO6RAF7A M"++( )O Mecánica de FluidosO Editorial Pearson Prentice GallO #exta edición* en/el %O Mecánica de Fluidos ' Aplicaciones( Editorial Mc$ra.QGillO RRS
