MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOKES

Universidad Nacional de Salta
Facultad de Ciencias Exactas
Física 1 - 2007
Segundo cuatrimestre
Trabajo Práctico de Laboratorio Nº 5
MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOKES
Objetivo
Determinación del coeficiente de viscosidad de un líquido por el método de Stokes y comprobación de la
ley de Stokes.
Material
Tubo de vidrio de unos 5 cm de diámetro y al menos 60 cm de longitud, cerrado por un extremo; esferas
de acero (de un diámetro no superior a 2 mm), vidrio u otro material, idénticas; líquido problema, cronómetro,
termómetro, calibre y regla graduada en milímetros.
Fundamento
Usando el método de Stokes (en las condiciones de su validez) se obtiene la siguiente relación que nos
permitirá calcular la viscosidad.
vlim =
D2 ( δ − ρ ) g
18 η
(*)
Siendo δ es la densidad de la esfera y ρ la del líquido, η la viscosidad del fluido, D el
diámetro de la esfera y g la gravedad.
Si llamamos v m a la velocidad máxima alcanzada por la esfera y medida en el
experimento, se debe aplicar la corrección empírica de Ladenburg que tiene en cuenta la
influencia de las paredes del tubo en la vlim:

D
vl = 1 + 2.4 v m
φ

v
A
l
B
Método
a. Medidas preliminares
Para determinar la viscosidad del líquido problema será necesario disponer de los
datos siguientes:
 La densidad δ y el diámetro D de las esferas.
 La densidad ρ del líquido problema.
 El diámetro interno φ del tubo
 La distancia l entre las marcas en el tubo.
Fig.
Si algunos de estos datos no figura en la guía de laboratorio se deberá realizar las medidas siguientes:
• Medir con el calibre los diámetros de las esferas idénticas. Se tomará como valor de D el valor
medio de las medidas. Calcular el volumen medio de las esferas. Realizar los cálculos de error
pertinentes.
• Para determinar la densidad de las esferas, se masarán conjuntamente en la balanza de precisión
del laboratorio.
• Idem para determinar la densidad del liquido problema
• El diámetro interno del tubo puede medirse con calibre.
• La distancia entre las dos marcas del tubo se medirá con una regla milimetrada o con la escala
auxiliar milimetrada dispuesta a tal efecto
Velocidad límite
•
Medir y anotar la temperatura del líquido problema contenido en el tubo
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•
•
•
Dejar caer una esfera desde la superficie libre del líquido problema, en el centro de dicha
superficie. La esfera deberá descender a lo largo del eje de la probeta o tubo, lejos de las paredes.
Para tal fin se usará el tubo de vidrio dispuesto en el montaje según se indica en la figura. Medir y
anotar el tiempo de tránsito de la esfera entre las dos marcas señaladas en el tubo.
Repetir la operación anterior las veces que sea preciso.
Determinar el valor medio de los tiempos de tránsito obtenidos anteriormente y, a partir de éste,
calcular la velocidad límite de caída.
b. Coeficiente de viscosidad
•
•
Calcular el valor del coeficiente de viscosidad del líquido utilizando la expresión (*)
Calcular el valor del número de Reynolds y asegurarse de que se ha trabajado en las condiciones
de validez de la ley de Stokes.
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Física 1 - 2007
Segundo cuatrimestre
Trabajo Práctico de Laboratorio Nº 4
MOMENTO DE INERCIA
Parte 1. Fundamentos Teóricos
Desarrollar en grupo, antes de la práctica de laboratorio, consultando con tu con tu profesor y/o auxiliar.
En el sistema de la figura se muestra un
disco que se coloca en posición horizontal y
que gira alrededor de un eje vertical tal como
se indica. Cuando la masa m desciende una
altura H, se pretende utilizar este sistema para
determinar el momento de inercia del disco
respecto al eje vertical. En el eje existe un
torque debido al rozamiento.
a) Realiza un planteo de las ecuaciones para el
movimiento de los cuerpos.
b) En base a las ecuaciones anteriores
encuentra una expresión para el momento de
inercia del disco.
c) Indica cuales serán las magnitudes a medir.
d) Realiza la propagación de errores para la determinación del error del momento de inercia.
Parte 2: Experiencias
a) En función de lo analizado en la Parte 1 ¿Qué cantidades deberías medir para la determinación del momento de
inercia del disco?
b) Realiza las mediciones y determina el valor de I. No olvides apuntar las características de los instrumentos que
utilices.
c) Expresa el resultado de tu medida.
-------------------------Resuelve el siguiente problema:
Una bola de aluminio de 1,0 cm de radio cae en agua a 20 ºC.
a) ¿Cuál es la velocidad límite suponiendo régimen laminar y teniendo en cuenta el empuje?
b) ¿ Cuál es el número de Reynolds?¿Es realmente laminar el régimen?
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