1. PRACTICA N° 2
VISCOSIDAD RELATIVA
OBJETIVOS
Determinación de la viscosidad relativa de un líquido “x”, respecto al agua,
mediante el método del capilar.
Determinación de la densidad de cualquier solido o liquido mediante el
método de la balanza y la probeta.
FUNDAMENTO TEORICO
VISCOSIDAD
Esta propiedad es una de las más importantes en el estudio de los fluidos y
se pone de manifiesto cuando los fluidos están en movimiento.
La viscosidad de un fluido se define como su resistencia al corte. Se puede
decir que es equivalente a la fricción entre dos sólidos en movimiento
relativo.
Cuando deslizamos un sólido sobre otro, es preciso aplicar una fuerza igual
en dirección y magnitud a la fuerza de rozamiento pero de sentido opuesto:
,
Donde es el coeficiente de rozamiento y ( ) es la fuerza normal, para que el
sólido se mueva con velocidad constante ( ) en dirección, sentido y
magnitud.
En el caso de un fluido, consideremos un par de placas de vidrio, lo
suficientemente grandes como para despreciar un posible efecto de borde, y
separadas una distancia pequeña (h). Entre estas placas introducimos un
fluido. Aplicamos una fuerza tangente o de cizalla ( ) a la placa de arriba (I)

2. haciendo que ésta se deslice con respecto a la placa de abajo (II), la cual
permanece en reposo.
Debido a la acción de la fuerza externa ( ), el fluido que hay entre las dos
placas también se moverá, pero con un flujo laminar cuya velocidad es
constante por capas.
Para que la placa (I) se mueva con velocidad constante ( ), la fuerza
aplicada sobre ella debe oponerse a la fuerza viscosa del fluido, la cual
representa la resistencia del fluido al movimiento.
La capa de fluido en contacto con la placa (I) se mueve con su misma
velocidad ( ), y la capa de fluido en contacto con la placa (II)
permanecerá en reposo. Así, podemos observar que la porción de fluido a-b-
c-d fluirá a una nueva posición a-b’-c’-d.

3. Experimentalmente se puede demostrar que la fuerza externa ( ) es
proporcional al área de la placa de arriba y a la velocidad máxima del fluido,
mientras que es inversamente proporcional a la distancia entre las placas:
Donde es la viscosidad del fluido y es la rapidez de deformación
angular del fluido.
En términos de energía, la energía cinética asociada al flujo del fluido puede
ser transformada en energía interna por fuerzas viscosas. Cuanto mayor sea
la viscosidad, más grande será la fuerza externa que es preciso aplicar para
conservar el flujo con velocidad constante.
Como la distancia (h) es muy pequeña y la velocidad ( )
también, podemos aproximar la ecuación anterior a:
y en el límite tendremos:
Donde es el esfuerzo de cizalla, el cual es proporcional a la rapidez de
deformación angular para el flujo unidimensional de un fluido, mediante la
constante de viscosidad, la cual es característica de cada fluido. Este
resultado se conoce como “Ley de Viscosidad de Newton”.
Mediante esta Ley, los fluidos se pueden clasificar en “fluidos newtonianos”
y “fluidos no-newtonianos”. Los primeros cumplen la Ley de Viscosidad de

4. Newton, es decir, en ellos, la relación es una relación lineal y, por
tanto, es constante. En los fluidos no-newtonianos la viscosidad no es
constante.
Cuando el valor de es cero, se dice que el fluido es “no viscoso”. Si, además,
el fluido es incompresible, se dice que es un “fluido ideal”.
Como ejemplos de fluidos muy viscosos tenemos la melaza, la miel y la brea.
El agua es un ejemplo de fluido con viscosidad muy pequeña.
VISCOCIDAD RELATIVA
La viscosidad relativa es la viscosidad con respecto a la viscosidad del agua.
Te dá entonces la relación entre la viscosidad de lo que estés midiendo y la
del agua
EQUIPO O INSTRUMENTAL
1. Jeringa 5. Agua destilada

5. 2. balanza 6. Agua de caño
3. vaso devar 7. Probeta graduada
4. cronometro 8. Soporte leybeld

6. PROCEDIMIENTO
Colocamos la jeringa en forma vertical conteniendo agua a un volumen de
referencia.
Quitamos el pistón de la jeringa y tomamos el tiempo de demoro en verterse
el líquido en el vaso devar.
Repetimos el paso anterior por lo menos 5 veces.
Con la ayuda de la balanza y la probeta determine la densidad del agua.
Lavamos la jeringa lo mejor posible y repetimos los pasos anteriores para el
agua de caño, teniendo cuidado de trabajar en la jeringa con el mismo
volumen que trabajo en el agua.
SUGERENCIAS
No verter mucho líquido en la balanza al determinar la densidad de los
líquidos.
El volumen del líquido vertido, determínelo por diferencias de volumen en la
probeta (volumen inicial – volumen final).
PROBLEMAS
1. con la ayuda de los datos tomados en el laboratorio, determine la
viscosidad relativa del líquido “x” respecto al agua.
2. ¿Porque se usó un capilar para la presente práctica y no un tubo de
radio muy grande respecto al del capilar?
3. Porque al tomar los tiempos del agua y del líquido “x” se debe hacer
a igual volumen.

7. 4. como varia la viscosidad en líquidos y gases con la variación de la
temperatura.
En los líquidos, la viscosidad es sensible a la temperatura y disminuye al
aumentar ésta. Eso se debe a que predomina la disminución de la causa
1) sobre el aumento de la 2). Así, por ejemplo, la viscosidad del agua a 0
ºC es 1,75 cP y a 100 ºC es de 0,28 cP.
En los gases, la viscosidad aumenta con la temperatura,
aproximadamente de acuerdo con una expresión del
tipo: , donde: µ es la viscosidad a la temperatura T,
µ0 es la viscosidad a 273 K, y n es una constante para cada gas.
Eso es debido a que la disminución de la causa 1) es pequeña, porque en
los gases las fuerzas de cohesión ya son pequeñas, y en cambio es
importante el aumento de la causa 2). Las moléculas gaseosas al
calentarse se desplazan más rápidamente, pero hay más choques y más
efectos de frenado de unas capas sobre otras. La viscosidad de los gases
se ha estudiado intensamente en la teoría cinética de los gases,
disponiéndose de tablas exactas para su cálculo. La constante n varía
entre 0,65 y 1, según los casos.
En la figura se muestra con mayor detalle cómo la viscosidad varía de un
fluido a otro y cómo para un fluido dado la viscosidad varia con la
temperatura. A partir de esta figura se debe observar que la viscosidad
del líquido disminuye con un aumento en la temperatura, en tanto que
para los gases un incremento en la temperatura provoca un incremento
en la viscosidad. Esta diferencia en el efecto de la temperatura sobre la
viscosidad de los líquidos y gases se puede nuevamente seguir hasta
llegar a la diferencia en la estructura molecular. Las moléculas del líquido
están bastante próximas entre sí, con intensas fuerzas de cohesión entre
las moléculas, y la resistencia al movimiento relativo entre capas

8. adyacentes del fluido está relacionada con esas fuerzas intermoleculares.
A medida que aumenta la temperatura, las fuerzas de cohesión se
reducen con una disminución correspondiente de la resistencia al
movimiento. Como la viscosidad es un indicador de esta resistencia, se
concluye que la viscosidad se reduce al aumentar la temperatura.
Sin embargo, en los gases las
moléculas están bastante
separadas entre sí y las fuerzas
intermoleculares son
insignificantes. En este caso la
resistencia al movimiento
relativo surge debido al
intercambio de cantidad de
movimiento (ímpetu) de las
moléculas delgas entre capas
adyacentes. A medida que las
moléculas son transportadas
por el movimiento aleatorio
desde una región de baja
velocidad volumétrica hasta
mezclarse con moléculas de
una región de velocidad
volumétrica más alta (y viceversa), existe un intercambio efectivo de
cantidad de movimiento que resiste el movimiento relativo entre las
capas. A medida que aumenta la temperatura del gas, la actividad
molecular aleatoria crece con un incremento correspondiente de la
viscosidad.
Variación de la viscosidad con la temperatura.
El aceite para motor, por lo general, es bastante difícil de vaciar cuando
esta frio, lo cual indica que tiene una viscosidad alta. Conforme la

9. temperatura del aceite va aumentando, su viscosidad disminuye
notablemente. Todos los fluidos exhiben este comportamiento en mayor
o menor grado.
Los gases se comportan de manera diferente a los líquidos en el hecho de
que la viscosidad aumenta al tiempo que aumenta la temperatura.
También se tiene que la magnitud del cambio es, por lo general, menor
que la que se da en los líquidos.
En general, la viscosidad de un fluido depende tanto de la temperatura
como de la presión, aunque la presión influye débilmente en la
viscosidad. Para los líquidos, tanto la viscosidad dinámica como la
cinemática se consideran independientes de la presión, salvo para
presiones extremadamente altas. Ocurre lo mismo en el caso de los gases
para la viscosidad dinámica – para presiones moderadas- en cambio la
viscosidad cinemática depende de la presión pus la densidad de un gas es
directamente proporcional a la presión.
5. Consideracorrectoel métodode la balanza para detectar impurezas,
alteraciones o baja calidad de ciertos líquidos y sólidos.
6. ¿Qué ventajas tiene en la presente práctica trabajar con agua
destilada?
7. ¿que otro método puede sugerir para la determinación de la
viscosidad?
La medida de la viscosidad de un fluido es una práctica muy ilustrativa para
los estudiantes de Física, ya que han de realizar medidas con distintos
instrumentos:

10. •Del diámetro de un perdigón que tiene forma esférica con un calibre o con
un micrómetro.
•De la densidad del material con el que están hechos los perdigones (plomo)
con una balanza hidrostática.
•De la densidad del fluido con un aparato denominado aerómetro o
densímetro.
•Finalmente, con un cronómetro el tiempo que tarda la pequeña esfera en
recorrer una distancia dada en el interior del tubo vertical que contiene el
fluido.
En esta experiencia, conocemos los datos de la densidad del material del que
están hechos los perdigones y la densidad del fluido (aceite de automóvil por
ejemplo), además del valor del diámetro de un perdigón entre determinados
límites. El alumno solamente tiene que dejar caer la bolita en la columna de
fluido, y medir el tiempo que tarda dicha esfera en desplazarse entre dos
marcas, y parar el cronómetro respectivamente.
Una vez determinado el tiempo, se usa la calculadora para obtener el valor
de la viscosidad a partir de la fórmula de la velocidad límite constante.
Supondremos que la bolita ha alcanzado la velocidad límite constante
cuando pasa por la marca superior, momento en el que se empieza a contar
el tiempo. El valor de dicha velocidad se obtiene dividiendo el
desplazamiento x entre el tiempo t en el que tarda el móvil en desplazarse
hasta la marca inferior.
La fórmula de la velocidad límite (fórmula de Stokes) se obtiene cuando la
resultante de las fuerzas que actúan sobre la bolita es cero.
El alumno deberá de poner todos los datos en el Sistema Internacional de
unidades de medida: la velocidad en m/s, la densidad en kg/m3 (se
proporciona el dato de la densidad en g/cm3). El radio de la esfera en m (se
proporciona el valor del diámetro en mm). Finalmente, se despejará la
viscosidad ð y se expresará en las unidades correctas.

11. • Uso de nomogramas
Otro método utilizado para encontrar la viscosidad de líquidos a diferentes
temperaturas es usar un nomograma. Este consiste en un arreglo de
ordenadas y abscisas, junto con un rango de temperaturas y viscosidades.
Para cada líquido existe un par de números que indican el punto por donde
pasará la línea que parte desde la temperatura a la cual se requiere la
viscosidad hasta el rango de viscosidades.
La desventaja de este método es que no se encontrarán todos los
compuestos deseados, o quizá el rango de viscosidades y temperaturas sea
muy corto.