determinación de la viscosidad del agua

1. UNIVERSIDAD DEL VALLE
SERVICIOS DE LABORATORIO
LABORATORIO DE HIDRÁULICA I
Práctica No. 1
DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD DEL AGUA
Marco Teórico. - La Viscosidad es un parámetro de los fluidos que tiene importancia en sus
diversas aplicaciones industriales,particularmente en el desempeño de los lubricantes usados
enmáquinasymecanismos.Laviscosidadde lassustanciaspurasvariade formaimportante con
la temperatura y en menor grado con la presión. La facilidad con que un líquido se escurre es
una pauta de su viscosidad.Se definelaviscosidadcomolapropiedadque tienenlosfluidosde
ofrecer resistencia al movimiento relativo de sus moléculas. También se suele definir la
viscosidadcomounapropiedadde losfluidosque causafricción,estoda origena la perdidade
energíaenel flujofluido.Laimportanciade lafricciónenlassituacionesfísicasdependedeltipo
de fluidoyde la configuraciónfísicaopatrón. Si la fricciónesdespreciable,se considerael flujo
comoideal.Viscosidad:Unapropiedadfísicamuyimportanteque caracterizalaresistenciaPara
ciertos líquidos, la viscosidad es constante y solo depende de la temperatura y presión. Este
grupo se denominan líquidos Newtonianos.
FORMULA.
COMPETENCIAS. –
El estudiante:
 Determina de la viscosidad del agua de manera experimental.
 Compara los resultados obtenidos con la viscosidad estándar (tablas)
MATERIALES Y EQUIPOS. –
 Un tubo con agua.
 Esferas de diferente diámetro.
 Cronómetro.
 Micrómetro o Vernier.
 Balanza.
 Termómetro.

2. MEDICION, CALCULOS Y GRÁFICOS. –
MAGNITUD FISICA
ESFERAS
N.º 1 N.º 2 N.º 3 N.º 4
Pesode la Esfera (g) 1,7 2,1 1,7 1,7
Diámetro de la esfera(mm) 1,5 1,5 1,46 1,49
Tiempo(s) 20,9 4,18 15,71 14,68
Densidaddel Fluido(g/cm3) 1
Temperatura (ºC) 25
Distancia (cm) 100
ESFERA Nº. 1
d = 1.5 cm 𝜇 =
𝑚 𝑒∗𝑔−𝜌 𝐹∗𝑔∗𝑉𝑒
6∗𝜋∗𝑟∗𝑉
𝑉𝑒 = 4 ∗
𝜋
3
∗ 𝑟3
= 0.0154 m
𝜇 =
(1.70∗10−3)∗(9.8)−(1000∗9.8∗1.77∗10−6)
6∗𝜋∗(7.5∗10−3)∗(0.05)
𝑉𝑒 = 4 ∗
𝜋
3
∗ (7.50 ∗ 10−3)3
𝑟 = 7.50 ∗ 10−3
𝜇 = −0.0970
𝑁𝑚
𝑚2
𝑉𝑒 = 1.77 ∗ 10−6
𝑚 = 1.70 ∗ 10−3
𝑉 =
𝑑
𝑡
𝑉 =
1 𝑚
20.9 𝑠
𝑉 = 0.05
𝑭𝒓 = 𝟔 ∗ 𝝅 ∗ 𝝁 ∗ 𝒓 ∗ 𝒗
𝑭𝒓 = 𝟔 ∗ 𝝅 ∗ (−𝟎. 𝟎𝟗𝟕𝟎) ∗ 𝟕. 𝟓𝟎 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
∗ 𝟎. 𝟎𝟓
𝑭𝒓 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟔𝟖𝟔
ESFERA N°. 2
d = 1.46 cm 𝜇 =
𝑚 𝑒∗𝑔−𝜌 𝐹∗𝑔∗𝑉𝑒
6∗𝜋∗𝑟∗𝑉
𝑉𝑒 = 4 ∗
𝜋
3
∗ 𝑟3
= 0.0146 m
𝜇 =
(2.10∗10−3)∗(9.8)−(1000∗9.8∗1.63∗10−6)
6∗𝜋∗(7.3∗10−3)∗(0.24)
𝑉𝑒 = 4 ∗
𝜋
3
∗ (7.30 ∗ 10−3)3
𝑟 = 7.30 ∗ 10−3
𝜇 = 0.1394
𝑁𝑚
𝑚2
𝑉𝑒 = 1.63 ∗ 10−6
𝑚 = 2.10 ∗ 10−3
𝑉 =
𝑑
𝑡
𝑉 =
1 𝑚
4.18 𝑠
𝑉 = 0.24
𝑭𝒓 = 𝟔 ∗ 𝝅 ∗ 𝝁 ∗ 𝒓 ∗ 𝒗
𝑭𝒓 = 𝟔 ∗ 𝝅 ∗ ( 𝟎. 𝟏𝟑𝟗𝟒) ∗ 𝟕. 𝟑𝟎 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
∗ 𝟎. 𝟐𝟒
𝑭𝒓 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟔𝟎

3. ESFERA N°. 3
d = 1.5 cm 𝜇 =
𝑚 𝑒∗𝑔−𝜌 𝐹∗𝑔∗𝑉𝑒
6∗𝜋∗𝑟∗𝑉
𝑉𝑒 = 4 ∗
𝜋
3
∗ 𝑟3
= 0.0154 m
𝜇 =
(1.70∗10−3)∗(9.8)−(1000∗9.8∗1.91∗10−6)
6∗𝜋∗(7.7∗10−3)∗(0.06)
𝑉𝑒 = 4 ∗
𝜋
3
∗ (7.70 ∗ 10−3)3
𝑟 = 7.70 ∗ 10−3
𝜇 = −0.2363
𝑁𝑚
𝑚2
𝑉𝑒 = 1.91 ∗ 10−6
𝑚 = 1.70 ∗ 10−3
𝑉 =
𝑑
𝑡
𝑉 =
1 𝑚
15.71 𝑠
𝑉 = 0.06
𝑭𝒓 = 𝟔 ∗ 𝝅 ∗ 𝝁 ∗ 𝒓 ∗ 𝒗
𝑭𝒓 = 𝟔 ∗ 𝝅 ∗ (−𝟎. 𝟐𝟑𝟔𝟑) ∗ 𝟕. 𝟕𝟎 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
∗ 𝟎. 𝟎𝟔
𝑭𝒓 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟎𝟔
ESFERA N°. 4
d = 1.49 cm 𝜇 =
𝑚 𝑒∗𝑔−𝜌 𝐹∗𝑔∗𝑉𝑒
6∗𝜋∗𝑟∗𝑉
𝑉𝑒 = 4 ∗
𝜋
3
∗ 𝑟3
= 0.0149 m
𝜇 =
(1.70∗10−3)∗(9.8)−(1000∗9.8∗1.73∗10−6)
6∗𝜋∗(7.45∗10−3)∗(0.07)
𝑉𝑒 = 4 ∗
𝜋
3
∗ (7.45 ∗ 10−3)3
𝑟 = 7.45 ∗ 10−3
𝜇 = −0.0299
𝑁𝑚
𝑚2
𝑉𝑒 = 1.73 ∗ 10−6
𝑚 = 1.70 ∗ 10−3
𝑉 =
𝑑
𝑡
𝑉 =
1 𝑚
14.68 𝑠
𝑉 = 0.07
𝑭𝒓 = 𝟔 ∗ 𝝅 ∗ 𝝁 ∗ 𝒓 ∗ 𝒗
𝑭𝒓 = 𝟔 ∗ 𝝅 ∗ (−𝟎. 𝟎𝟐𝟗𝟗) ∗ 𝟕. 𝟒𝟓 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
∗ 𝟎. 𝟎𝟕
𝑭𝒓 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟗

4. CUESTIONARIO. –
1. ¿Por qué no se empieza a cronometrar a partir de la superficie del líquido?
Porque la esfera esta fuera del fluido, y el experimento requiere que se mida al
momento de contacto con el fluido.
2. Calcule la viscosidad y su error estándar.
3. ¿Cuál de las variables debemos medir con mayor precisión? ¿Por qué?
Debemos medir el tiempo, ya que haciéndolo vemos cuanto tarda la esfera en llegar
al punto final.
4. Si disminuye la temperatura ambiente. ¿Qué parámetros del experimento varían en
menor o mayor grado? Explique.
Si disminuye la densidad del agua aumenta en menor grado, pero afecta al
coeficiente de viscosidad porque este aumenta y afecta a que la esfera se desplace
lentamente al momento del experimento.
5. Proponga otro método para medir la viscosidad de un fluido
METODO DE COUETTE O HATSHEK: Consiste en un cilindro suspendido por un filamento
elástico, al cual va unido un espejo para determinar el ángulo de torsión en un modelo, o un
dinamómetroprovistodeunaescalaenotrosmodelos.Este cilindroestácolocadocoaxialmente
enun recipiente cilíndrico,dondese encuentrael líquidocuya viscosidad ha de determinarse.
MÉTODO DE STOKES: El método clásico es debido al físico Stokes, consistía en la medida del
intervalode tiempode pasode unfluidoatravésde untubocapilar.Este primigenioaparatode
medida fue posteriormente refinado por Cannon, Ubbelohde y otros, no obstante el método
maestro es la determinación de la viscosidad del agua mediante una pipeta de cristal.