LA Gran Densidad y viscosidad

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DENSIDAD Y VISCOSIDAD

Laboratorio de Mecánica de los Fluidos

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Índice

Introducción        

Objetivos:        

Hipótesis:        

Conceptos teóricos:        

Experiencia 1: Densidad        

Materiales:        

Montaje:        

Procedimiento:        

Resultados:        

Análisis:        

Experiencia 2: Viscosidad        

Materiales        

Montaje        

Procedimiento        

Resultados        

Análisis:        

Conclusión        

Bibliografía        

Introducción

Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente, es decir, fluye bajo la aplicación de una tensión tangencial, por muy pequeña que sea. Por lo tanto, cuando hablemos de fluidos estaremos hablando de gases y de líquidos.

Es importante conocer las propiedades de los fluidos ya que de ellos depende de manera directa la obtención de datos imprescindibles para el cálculo en un problema como lo es la densidad de una sustancia o la viscosidad de un aceite.

Los fluidos poseen varias propiedades, las cuales son: Densidad, viscosidad, compresibilidad, etc. En este laboratorio se estudiará la densidad y viscosidad, mediante la balanza Westphal y el viscosímetro Saybolt respectivamente.

Objetivos:

• Conocer el concepto de densidad de forma práctica, determinando experimentalmente la densidad de variados fluidos aplicando el Principio de Flotación de Arquímedes.
• Estudiar el concepto de viscosidad de forma experimental, determinando la viscosidad de los fluidos utilizando la base normalizada Saybolt.

Hipótesis:

• Para la primera experiencia, se espera que la parte superior (lado izquierdo) de la balanza se levante, es decir, que quede inclinada debido a que va a haber un líquido dentro del inmersor.
• Para la segunda experiencia, se espera que cada vez que aumente la temperatura del líquido haya menor viscosidad, debido a que quedaría menos espeso.

Conceptos teóricos:

Antes de empezar, se necesita tener conocimiento de algunos conceptos, los cuales son:

Densidad (ρ): Se define como la masa por unidad de volumen. Sus unidades en el sistema internacional son . La densidad no varía de un punto a otro y puede definirse mediante la ecuación:[pic 6]

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Dónde: m = masa (kg)

               V = volumen (m3)

Viscosidad (V): Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. En un fluido líquido si la temperatura aumenta, la viscosidad disminuye.

La ecuación para determinar la viscosidad es la siguiente:

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Presión en un fluido: Cuando se sumerge un cuerpo en un fluido como el agua, el fluido ejerce una fuerza perpendicular a la superficie del cuerpo en cada punto de la superficie. Esta fuerza por unidad de área se llama presión (P) y su unidad de medida en el sistema internacional es el Pascal (Pa), 1Pa =  . Otra unidad muy utilizada es la atmósfera 1 atm = 101.325 Pa. La presión puede definirse mediante la ecuación:[pic 9]

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Dónde: F = Fuerza (N)

                                     A = Área (m2)

Empuje: Cuando un objeto está sumergido, el fluido ejerce una presión en todos los puntos del objeto y perpendicular a la superficie de ese objeto. Como la presión depende de la profundidad, sobre un cuerpo sumergido actúa mayor presión sobre la superficie de abajo que sobre la de arriba. El efecto neto es tener una fuerza que va hacia arriba llamada empuje. En cambio las fuerzas en horizontal se anulan entre sí (Si el peso es mayor que el empuje entonces el objeto se hunde, en caso contrario flotará). Al peso más pequeño le llamaremos peso aparente, siempre es menor que en la superficie y es debido al empuje. Se cumple entonces que:

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Principio de Arquímedes: Establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojo. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en Newton (N). El principio de Arquímedes puede definirse mediante la ecuación:

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Dónde: E = Empuje

               = Densidad del fluido[pic 14]

              V = Volumen del fluido desplazado

              g = Aceleración de gravedad

De este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar.

Balanza de Westphal: Es una balanza de brazos desiguales que se utiliza para la determinación de densidades de líquidos. En esencia, consta de un armazón o montura ajustable en altura sobre el que se apoya una varilla segmentada en dos brazos. El brazo más corto termina en una pesa compacta fija, provista de una aguja que debe enfrentarse con otra aguja fijada al armazón para obtener el equilibrio. Del extremo del brazo largo pende, mediante un hilo delgado y ligero, un inmersor de vidrio que suele llevar incorporado un termómetro para medir la temperatura del líquido cuya densidad se desea medir. En el brazo largo hay marcadas diez muescas, numeradas del 1 al 10. La balanza dispone de un juego de cinco reiters que son como pequeñas figuras que tienen un peso determinado y que sirven para equilibrar la pesa, dos grandes que, aunque diferentes en forma y función, tienen el mismo peso, y otros tres más pequeños, cuyos pesos son la décima, la centésima y la milésima.

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