Estudio de la principales características de algunos fluidos caseros

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Estudio de la principales características de algunos fluidos caseros.

Study of the main characteristics of some homemade fluids.

Galeano Castro Ronaldo.

ronaldo.galeano@udea.edu.co

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Resumen

Los fluidos son un tipo de medio continuo constituido por alguna sustancia donde sus partículas solo presentan una fuente de atracción débil, su característica principal es que pueden cambiar de configuración sin que aparezcan fuerzas restitutivas que obliguen al fluido a retomar su forma original. Generalmente no tienen una forma definida, se adaptan y toman la forma del recipiente que los contenga.

En la práctica desarrollada se buscaba medir la densidad, la viscosidad y la presión hidrostática de algunos fluidos los cuales podemos encontrar con facilidad en nuestros hogares como: el agua, aceite, alcohol y miel. Los resultados obtenidos fueron comparados con los valores teóricos de referencia que se encuentran previamente establecidos, esto con el fin de contrastar el grado de incertidumbre que se presentó en la medición.  Adicionalmente se estudió el principio de Torricelli partiendo de la ecuación de Bernoulli con el objetivo de encontrar la velocidad con la que sale un chorro de agua a través de un orificio realizado en un recipiente debido a la acción de la gravedad y compararla con la velocidad de salida encontrada a través de ecuaciones cinemáticas de movimiento. Finalmente calculamos el coeficiente de velocidad que nos permitió conocer la medida en que la fuerza de fricción retarda la rapidez de salida de un chorro de fluido ideal.

Palabras claves: Viscosidad, densidad, fluido, masa, mecánica, presión, tiempo.

Abstract

Fluids are a type of continuous medium made up of some substance where its particles only have a weak source of attraction, their main characteristic is that they can change their configuration without the appearance of restoring forces that force the fluid to return to its original shape. They generally do not have a defined shape, they adapt and take the shape of the container that contains them. In the developed practice, it was sought to measure the density, viscosity and hydrostatic pressure of some fluids which we can easily find in our homes, such as: water, oil, alcohol and honey. The results obtained were compared with the theoretical reference values ​​that are previously established, this in order to contrast the degree of uncertainty that occurred in the measurement. In addition, the Torricelli principle was studied starting from the Bernoulli equation in order to find the speed with which a jet of water comes out through a hole made in a container due to the action of gravity and compare it with the speed of output found through kinematic equations of motion. Finally, we calculate the velocity coefficient that will allow us to know the extent to which the friction force delays the exit speed of an ideal fluid jet.

Keywords: Viscosity, density, fluid, mass, mechanics, pressure, time.

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Introducción

En el presente artículo se pretende dar una representación sobre las principales variables y características que intervienen en la naturaleza, y el comportamiento de algunos fluidos los cuales los podemos encontrar de una manera accesible en nuestro día a día, con el fin del lograr un mayor grado de entendimiento cognitivo acerca de los mismos para posteriormente implementarlos y sacar provecho de los mismos en futuros proyectos de índole civil que se nos presente en nuestro labor como ingenieros.

Objetivo general.

Conocer las principales características que presentan diferentes tipos de fluidos y compararlas con valores teóricos conocidos.

Objetivos específicos.

• Calcular la densidad de los 4 fluidos.
• Hallar la viscosidad de los cuatro fluidos a través del teorema de Stokes.
• Medir la presión hidrostática que se presenta en el fondo de cada uno de los vasos.
• Encontrar una expresión permita contrastar el principio de Torricelli con la velocidad de salida del agua través de un agujero realizado en el recipiente mediante el uso de ecuaciones cinemáticas de movimiento.

Marco teórico.

Densidad

Es una propiedad de los sólidos, líquidos y gases que mide que tan compacto es el material. Se define como la masa por unidad de volumen que presenta un material. Mientras más unidas estén las partículas de dicha sustancia, más densa será esta, mientras que entre más separadas se encuentren esta será menos densa. Es una propiedad intensiva pues no depende de la cantidad de materia que posea el cuerpo, es decir, si dividimos el cuerpo en n porciones la densidad para cada una de esas n porciones ser exactamente igual.

Presión.

La presión es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza que actúa perpendicularmente por unidad de área. Para un fluido en reposo la única presión que actúa es la presión hidrostática debido a su propio peso.

Viscosidad.

Es una propiedad física característica de los fluidos, mide la resistencia de las deformaciones graduales generadas por los esfuerzos cortantes  o de tracción en el fluido. Dichos esfuerzos internos son reacciones generadas por la fricción que existe entre las diferentes capas de fluido.

Se define como la relación entre el negativo del gradiente de velocidades locales que representa la fuerza impulsora encargada del transporte del momentum lineal o cantidad de movimiento, y el flujo neto de este que a su vez es la relación entre el esfuerzo cortante y el área que atraviesa las moléculas.

Principio de Bernoulli.

El principio de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido en movimiento a lo largo de una línea de corriente. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en 1738 y asegura que un fluido idealizado (sin viscosidad ni rozamiento) al circular por un conducto cerrado mantendrá su energía constante a lo largo de su recorrido. Es válido para flujos incompresibles, como la mayoría de los líquidos y gases que encontramos en nuestro entorno. Dicho principio puede derivarse del principio de conservación de la energía, de lo que se concluye que al tener un flujo constante, la suma de todos los tipos de energía en ese fluido será la misma en todos los puntos.

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