Análisis del movimiento de cuerpos esféricos en caída a través de una sustancia viscosa

Análisis del movimiento de cuerpos esféricos en caída a través de una sustancia viscosa

Índice:

Objetivos

• Observar un fenómeno, y poder detectar las magnitudes mensurables y decidir cuáles son relevantes para el estudio del mismo.
• Medir las variables relevantes considerando las incertidumbres correspondientes.
• Describir y modelizar el fenómeno aplicando leyes de la física y utilizando el lenguaje matemático.
• Realizar un informe donde se explicite el desarrollo del trabajo experimental.
• Generar conclusiones adecuadas.

Introducción

A partir de un experimento realizado en la catedra de física, se desarrolló un trabajo experimental en el cual se propone analizar el comportamiento de esferas de acero de distinto diámetro cayendo a través de un fluido viscoso (glicerina), y a partir de la ley de Stokes, la ley de newton y el principio de Arquímedes, poder establecer una relación entre la velocidad con que se desplaza la bolita y su diámetro y validarla experimentalmente utilizando software que nos permitan realizar gráficos  para así poder hacer un mejor análisis, en este caso recurrimos al programa Tracker 4.5 “video analysis”.

Instrumentos y materiales utilizados

• Probeta graduada
• Esferas de acero de distinto diámetro
• Balanza digital
• micrómetro
• Glicerina
• Cámara de video celular

Desarrollo experimental

Magnitudes relevantes para el estudio del fenómeno:

Volumen de glicerina: ( [pic 1]

Masa de glicerina: ([pic 2]

Densidad de glicerina: ( gr/ml[pic 3]

Desplazamiento de la bolita:  [pic 4]

Coeficiente de viscosidad de glicerina: 1.3923 kg. m /s

Fórmulas para cálculo de incertidumbres:

Incertidumbre de densidad:        [pic 5]

                      Incertidumbre de volumen:           [pic 6]

Teniendo en cuenta que la bolita cae por el medio viscoso, hay varias fuerzas actuando sobre ella:

[pic 7]

Fuerza peso:    [pic 8]

Donde M = masa

            G = aceleración de la gravedad

Empuje: donde según el principio de Arquimes, Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido recibe un empuje ascendente, igual al peso del fluido desalojado por el objeto”.

[pic 9]

Dónde: PF = densidad del fluido

             V = volumen del fluido desplazado

            G = aceleración de la gravedad 

 Fuerza de rozamiento viscosa: según la ley de Stokes, para el cálculo de una esfera es:

[pic 10]

Dónde: R= radio de la esfera

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