Viscosimetria

UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA “SAN PABLO” Facultad de Ingeniería
Laboratorio de Física II – FIS 112 Semestre: II-2019
1. OBJETIVO
1.1 Objetivo General
Calcular el coeficiente de viscosidad del jabón
líquido.
1.2 Objetivos Específicos
 Calcular el coeficiente de viscosidad con
el viscosímetro de Stokes.
 Aplicar conceptos como empuje y el
principio de Arquímedes
2. Fundamento Teórico
2.1 Viscosidad
Es lo opuesto de fluidez; puede definirse de modo
simplificado, como la mayor o menor resistencia
que ofrece un líquido para fluir libremente. Todos
los líquidos poseen algo de viscosidad.
En términos generales la viscosidad de un líquido
es independiente de su densidad o gravedad
específica, pero si depende de la temperatura a
que se encuentre, siendo inversamente
proporcional a esta.
La fuerza con la que una capa de fluido en
movimiento arrastra consigo a las capas
adyacentes de fluido determina su viscosidad. De
ahí que los fluidos de alta viscosidad presentan
resistencia al fluir, mientras que los de baja
viscosidad fluyen con más facilidad.
2.2 Fluido
Un fluido es una sustancia capaz de fluir, por
lo que el término "fluido" engloba a líquidos
y gases. Hay fluidos que fluyen tan
lentamente que se pueden considerar sólidos,
como el vidrio o el asfalto.
No existe una línea divisoria entre los
líquidos y los gases, porque cambiando la
presión y la temperatura unos cambian en
otros.
Una definición más formal: "un fluido es una
sustancia que se deforma continuamente
cuando se le somete a un esfuerzo cortante,
sin importar lo pequeño que sea el esfuerzo
aplicado".
2.3 Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes afirma que todo
cuerpo sumergido en un fluido experimenta
un empuje vertical y hacia arriba igual al
peso de fluido desalojado.
La explicación del principio de Arquímedes
consta de dos partes como se indica en las
figuras:
El estudio de las fuerzas sobre una porción de
fluido en equilibrio con el resto del fluido.
Nombre del Estudiante: Joel Flores Janco
Nombre del Docente:
Paralelo y horario de la materia: Paralelo
Fecha de entrega del informe: 18 de agosto de 2019
Resumen.- En el presente informe se analizaran los datos obtenidos en el laboratorio para calcular el
coeficiente de viscosidad del jabón líquido, para esto se realizó una simulación del viscosímetro de Stokes
utilizando una probeta de 1000 ml de capacidad, balanza, vernier, regla, esferas de cristal, otra probeta de
100 ml de capacidad y jabón líquido, para los cálculos aplicando tanto el principio de Arquímedes como
Stokes se obtuvo el coeficiente de viscosidad del fluido que en este caso fue el jabón líquido.
Índice de Términos-- viscosidad, principio de Arquímedes, viscosímetro de Stokes, densidad, empuje.
LABORATORIOS DE FÍSICA “II”
VISCOSIMETRIA

La sustitución de dicha porción de fluido por
un cuerpo sólido de la misma forma y
dimensiones.
E=V*F
Donde:
F=peso específico del fluido
V=volumen del cuerpo sumergido
2.4 Viscosímetro :Ley de Stokes
La determinación de la viscosidad por mediante
viscosimetría de caída de bolas o método de
Stokes se basa en la medida del tiempo que tarda
en caer un cuerpo esférico a través de un líquido
cuya viscosidad se quiere determinar.
Para comprender su fundamento supongamos que
una partícula perfectamente esférica de densidad
δp y radio rp es sumergida en el seno de un fluido
cuya densidad es δL y su viscosidad ηL. Al soltar
la partícula esférica, si la densidad de la partícula
es mayor que la del fluido, ésta caerá por acción
de su propio peso. En el seno del fluido viscoso la
esfera estará sujeta a la acción de la fuerza peso
(P), el empuje (E) y fuerza de rozamiento (Fr). El
empuje, como se enuncia en el principio de
Arquímedes, es una fuerza ascendente que
experimenta un cuerpo cuando se encuentra total
o parcialmente sumergido en un fluido. Esta
fuerza será en magnitud igual al peso del volumen
del fluido desalojado por el cuerpo y se calcula
como el producto entre el volumen sumergido del
cuerpo (Vsum) y el peso específico del fluido
(Ecuación 16). La fuerza de rozamiento (Fr) o
fuerza de arrastre viscosa se origina entre las
capas de fluido viscoso y se opone al movimiento
de las mismas. En el seno del fluido, se propone
que existe una capa muy delgada de fluido en
contacto con el cuerpo. Cuando el cuerpo se
mueve a través del fluido esta capa también lo
hace y experimenta una fuerza de rozamiento con
respecto a la capa del mismo fluido que se ubica
adyacente a ella. Las sucesivas capas de fluido,
próximas al objeto, producen fuerzas de
rozamiento entre sí, y el resultado final es una
fuerza opuesta al movimiento de la primera capa
(adherida al cuerpo) que frena el desplazamiento
del cuerpo en el fluido.
2.5 Densidad
La densidad se define como el cociente entre la
masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así,
como en el Sistema Internacional, la masa se mide
en kilogramos (kg) y el volumen en metros
cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos
por metro cúbico (kg/m3).
2.6 Empuje
Es una fuerza que aparece cuando se sumerge un
cuerpo en un fluido. El módulo de ésta viene dado
por el peso del volumen del fluido desalojado.
Se produce debido a que la presión de
cualquier fluido en un punto determinado depende
principalmente de la profundidad en que éste se
encuentre (en otras palabras, a la cantidad de
fluido que tenga encima).
Esta presión ejerce una fuerza sobre cualquier
cuerpo sumergido en el fluido y tiene la propiedad
de ser perpendicular a la superficie del cuerpo.
3. Procedimiento
3.1 Materiales
En el presente laboratorio se utilizaron los
siguientes materiales y equipos: vernier, regla de
50 cm, probeta grande de 1000ml, probeta
de100ml, esferas de cristal, balanza, jabón
líquido, masquin y cronómetro.
3.2 Disposición de los materiales
En este laboratorio no se necesitó un montaje
complicado de los materiales, tan solo verter el
jabón líquido en la probeta de1000 ml.

3.3 Toma de Datos
Primero se pesó la esfera de cristal en la
balanza. Después con ayuda del vernier se
midió su diámetro de esta.
Luego se tomó la medida de la altura total
que comprendía todo el fluido en la probeta,
continuamente se escogieron dos puntos de
referencia según el volumetro de la probeta y
se los marco con masquin.
Para poder calcular la velocidad de la esfera
se soltó la esfera desde la parte superior de la
probeta y se cronometro el tiempo que esta
demoraba en recorrer la distancia ya marcada,
se midió la altura que recorrió con la regla,
este proceso se repitió 6 veces variando la
distancia recorrida de la esfera dentro de la
probeta en el fluido.
4. Datos Experimentales
TABLA 1. DATOS EXPERIMENTALES
PARAELCALCULO DE LA VELOCIDAD
N t(s) h (cm)
1 5.05 2.5
2 11.52 5
3 17.16 7.5
4 22.45 10
5 30.695 12.5
6 36.18 15
7 41.79 17.5
8 49.74 20
9 59 22.5
10 60 30
En la Tabla 1 puede verse dos columnas. La primera
muestra los tiempos que cada esfera demoro en recorrer
una determinada distancia y en la tercera columna los
datos de las alturas recorridas medidas en la probeta.
4.1 Datos Adicionales
Hprob=27,1cm
desfera =1,105cm
Dprobeta=6,29cm
mesfera =1,8g
mjabon liquido =102,8
rprob=3,145
5. Análisis de Datos
5.1 Analogía Matemática.
Para calcular la velocidad para la ecuación de
Stokes se utilizó la ecuación para un cuerpo con
velocidad constante, por lo que nuestra analogía
es de tipo de Lineal.
Donde B será la pendiente que representará la
velocidad, la altura o distancia recorrida será
representada por “y” y t será el tiempo
representado por x.
5.2 Preparación de los Datos.
N x y
1 5.05 2.5
2 11.52 5
3 17.16 7.5
4 22.45 10
5 30.695 12.5
6 36.18 15
7 41.79 17.5
8 49.74 20
9 59 22.5
10 60 30

5.3 Gráfica Experimental.
FIGURA 1 DISTANCIA VS TIEMPO PARA
CALCULAR VELOCIDAD
5.4 Resultados de la Regresión
Después de haber aplicado una regresión de tipo
lineal y haber utilizado las herramientas de
análisis de datos de Excel para poder hallar los
valores de los coeficientes y sus errores
respectivos tenemos:
A=A A
A=0,7623±1,311
B=B B
B=0,2893±0,016
r= 0,9943
Dónde: A es la incertidumbre en tiempos, B la
pendiente que e s la velocidad y r el coeficiente
de correlación.
5.5 Interpretación Física de los
Resultados de la Regresión.
Según los datos de la regresión analizamos
dimensionalmente que significa cada elemento.
A=A A
A= (0,7623±1,311)s
B= B
B= (0,3893±0,016) cm/s
R=99%
Físicamente la regresión muestra la velocidad
como la pendiente (B) de la recta obtenida a
partir delos datos de los tiempos y distancias
recorridas, el parámetro A representa la
incertidumbre en tiempos.
6. Cálculos Preparatorios
6.1 Calculo Para el peso específico de la esfera
Donde:
Reemplazando se tiene:
3
)5525.0(3/4 ev
3
7.0 cmve 
Por lo tanto:
Reemplazando:
3
7,0
8,1
cm
g
de 
3
/57.2 cmgde 
El Peso específico de la esfera será:
Reemplazando:
23
/977*/57.2 scmcmgFe 
22
/89,2510 scmgFe 
6.2 Calculo Para el peso específico del jabón
líquido

Para la densidad del jabón se tiene:
Reemplazando:
3
100
8.102
cm
g
d j 
3
/028.1 cmgd j 
El peso específico será:
Reemplazando:
23
/977*/028.1 scmcmgFj 
22
/356.1004 scmgFj 
6.3 Calculo del coeficiente de viscosidad del
jabón líquido
Para calcular dicho coeficiente utilizamos la ley
de Stokes combinada con Landenburg, por lo
tanto se tiene:















1,27
55.0
3,31
145,3
55,0
1,21
356,100489,2510
*
3893,0*9
)55,0(2 2
n
Convirtiendo al sistema internacional tenemos:
2
783.1
m
Ns
n 
6.7 Calculo del error relativo
Para hallar el cálculo del error relativo
contrastaremos el coeficiente de viscosidad del
jabón hallado en tablas con el calculado.
nT=1,49
nE=1.78
Er (%)= *100
Er (%)=







 
100*
78,1
78,149,1
Er (%)=16,29
7. Conclusiones y Recomendaciones
Después de haber analizado los datos obtenidos
en el laboratorio pudimos obtener el coeficiente
de viscosidad para el jabón líquido a partir de la
aplicación de conceptos como empuje, densidad,
peso específico y la ley de Stokes, con estos
calculamos el coeficiente además de utilizar una
regresión de tipo lineal para calcular la velocidad
,sin embargo aunque el coeficiente obtenido a
partir de los cálculos realizados es próximo al real
tiene un error relativo de 30,05% lo cual es una
diferencia significativa, por lo tanto como
recomendación se debería ser más minucioso en
el cálculo de tiempos considerando las cifras
significativas, luego tratar de reducir ciertos
errores sistemáticos como puede ser los
personales, tratando de ser más objetivos en las
mediciones además de los instrumentales ,éstos se
los podría reducir a través de las calibraciones.
8. Referencia Bibliográfica
¿Qué es la Densidad? » TP - Laboratorio
Químico. (2017). TP - Laboratorio Químico.
Retrieved 14 August 2017, from
https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-
general/las-propiedades-de-la-
materia/densidad.html
Gonzalez, M. (2017). Ley de Stokes | La guía de
Física. Fisica.laguia2000.com. Retrieved 14
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
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Ing. Santibañez, María C. Tecnología Azucarera.
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Recorrido: Viscosimetría: Viscosímetro de caída
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67434&chapterid=1116

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