TEMA Laboratorio

Facultad de Ingenierías y Arquitectura

ESCUELA ACADEMICA DE INGENIERIA CIVIL[pic 2]

TEMA:[pic 3]

INTEGRANTES                : SIHUINTA HUAMAN, JHONNIOR

                                  POCOMUCHA SOLANO, DIEGO

                                 MARCAS RAMOS, ANGEL DANIEL

                                 RAIMUNDO QUISPE, MELICIO

 DOCENTE                : ING. Ing. Abel A. Muñiz Paucarmayta

CURSO                        : MECANICA DE FLUIDOS I

SEMESTRE                : V

TURNO                        : MAÑANA

PERÚ – HUANCAYO

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INTRODUCCIÓN.

Los propósitos de este experimento son, el determinar la viscosidad del agua, esta propiedad de determina a temperatura ambiente. En esta práctica  se determinó experimentalmente  la  viscosidad del agua. En la experiencia se realizó soltando  un pequeño pedazo de piedra de Tamiz N° 04dentro de una probeta llena de agua; dependiendo del tiempo         que realizara el desplazamiento, obtendríamos valores de viscosidad. Para obtener los valores de viscosidad real o experimental se utilizó para el cálculo la Ecuación de Stokes y la Segunda Ley de Newton. Es de hacer notar que la precisión de las medidas disminuía a medida que el fluido era menos viscoso, pues  la  esfera  se  desplazaba  con  mucha  mayor rapidez.

RESUMEN TEORICO

Viscosidad.

              La  viscosidad  es  la  propiedad  de  un  fluido mediante  la  cual  se  ofrece  resistencia  al  corte.  La

                            viscosidad  es  una  manifestación  del  movimiento molecular dentro del fluido.

El coeficiente de viscosidad es constante, en el sentido de que no depende de la velocidad. Sin embargo, depende de otros factores físicos, en particular de la presión y de la temperatura. Esta dependencia se explica al considerar la interpretación microscópica-molecular de la viscosidad.

                Ley de Stokes

Debido a la existencia de la viscosidad, cuando un fluido se mueve alrededor de un cuerpo o cuando se desplaza en el seno de  un fluido, se produce una fuerza de arrastre sobre dicho cuerpo. Si este cuerpo es, una esfera, la fuerza de arrastre esta dada por la siguiente expresión:

R = 6π.µ.r.v

                             Dónde:

µ: es la viscosidad del fluido.

r: es el radio de la esfera.

v: es la velocidad de la esfera respecto al fluido.

    El  empuje  hidrostática  está  definido  por  el producto  del  peso  específico  del  fluido  con volumen de fluido desplazado, (volumen de la esfera)

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Sobre todo cuerpo que se mueve en un fluido viscoso actúa una fuerza resistente que se opone al movimiento. La Ley de Stokes expresa que para cuerpos esféricos el valor de esta fuerza es:

        [pic 10]

Donde η es el coeficiente de viscosidad del fluido, o viscosidad absoluta.

r el radio de la esfera.

v la velocidad de la misma con respecto al fluido.

Si consideramos un cuerpo que cae libremente en el seno de un fluido, al cabo de cierto tiempo, cuando el peso sea equilibrado por la fuerza Fr y por el empuje de Arquímedes, habrá adquirido una velocidad constante v = vl, llamada velocidad límite. Es decir, según la Segunda Ley de Newton:

        [pic 11]

Donde ρ y ρ' corresponden a la densidad del cuerpo y del fluido, respectivamente. El primer miembro de la ecuación anterior corresponde al peso de la esfera, el primer término del miembro de la derecha al empuje del fluido, y el segundo término a la fuerza resistente. A partir de la segunda ecuación puede obtenerse la siguiente expresión para la viscosidad:

        [pic 12]        

Si las magnitudes utilizadas en la tercera ecuación se expresan en el Sistema Internacional, las unidades de η quedan expresadas en poises (1 P = 1 g⋅cm−1⋅s−1).

La tercera ecuación puede reescribirse como:

        [pic 13]        

Dónde:

        [pic 14]        

La ecuación anterior indica que el valor de la velocidad límite tendrá una relación lineal con el cuadrado del radio de la esfera. Por otra parte, la pendiente de la recta vl vs. r2 estará relacionada con la viscosidad del fluido.

Teniendo en cuenta la cuarta y quinta ecuación se diseñó y montó un experimento, en el cual se dejaron caer por el interior de una probeta vidrio lleno de agua, muestra de suelo tamizada a la malla N° 4. A partir de la medición de la velocidad límite alcanzada por las mismas se comprobó si la ley de potencias expresada en la cuarta ecuación se cumple. Utilizando la quinta ecuación se determinó el coeficiente de viscosidad del agua.

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