Ley de Newton de la Viscosidad

LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Un fluido se diferencia de un sólido por su comportamiento cuando éste se somete a una fuerza. La
fuerza aplicada tangencialmente se denomina esfuerzo cortante.
Cuando a un fluido se le aplica un esfuerzo cortante, el fluido exhibe una resistencia al movimiento,
conforme continua dicho el fluido tiende a deformarse. Posteriormente fluye y su velocidad aumenta
conforme aumenta el esfuerzo crece.
La resistencia al movimiento relativo entre las capas adyacentes en el fluido es una de sus
propiedades, es la viscosidad; se dice que se presenta un rozamiento entre capas de fluido.
Las capas del fluido próximas a la placa sólida tienen velocidades más lentas que las alejadas debido
a los procesos disipativos. Parte de la energía cinética que poseen las capas se transforma en calor.
Representando un fluido sea líquido o gas, que se encuentra contenido entre dos grandes láminas
planas y paralelas, de área A, y que están separadas entre sí por una distancia pequeña Y.
Supongamos que inicialmente el sistema se encuentra en reposo, t<0, al aplicar la fuerza tangencial,
al cabo del tiempo t > 0, la lámina inferior se pone en movimiento en dirección al eje X, con una
velocidad constante v.
A medida que transcurre el tiempo y se sigue aplicando la fuerza el fluido gana una determinada
cantidad de movimiento, conforme aumenta la velocidad llega finalmente a establecerse el perfil de
velocidad en estado estacionario.
Para conservar el movimiento en estado estacionario, es preciso aplicar una fuerza constante F.
Para muchos fluidos se ha determinado en forma experimental que la fuerza tangencial F (Newton)
aplicada una placa de área A (m2) es directamente proporcional a la velocidad u (m/s) e
inversamente proporcional a la distancia Δy (m).
El esfuerzo cortante es: F/A= ζ (Newton/m2)
El término (-dv/dy) se denomina velocidad de corte o de cizallamiento.
El factor de proporcionalidad es la viscosidad: µ
La ley de viscosidad de Newton es:
Los fluidos que cumplen la expresión anterior se denominan Newtonianos.
Para los fluidos Newtonianos la viscosidad permanece constante a pesar de los cambios en el
esfuerzo cortante. Esto no implica que la viscosidad no varíe sino que la viscosidad depende de
otros parámetros como la temperatura, la presión y la composición del fluido.
Para los fluidos no newtonianos, la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de cizalla no es
constante,
por
lo
tanto
la
viscosidad
(μ)
no
es
constante.
Definición: La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, la oposición
se debe a las fuerzas de cohesión moleculares. Se le denomina viscosidad absoluta.
Las unidades son: [µ]: dina* s/m2 o Poise
La viscosidad cinemática se define como el tiempo que demora en pasar el líquido de arriba hacia
abajo debido a su propia masa. Se calcula mediante la ecuación: φ= µ /ρ.
Las unidades son: [φ]= m2 /s; cm2 /s= Stokes
Referencias:
http://procesosbio.wikispaces.com/Ley+de+Newton
www.tdx.cat
ebookbrowsee.net/tema 4. IFA (Prof. RAMOS)
Profa. L. Méndez 2014