Descripción
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 en el que tarda el móvil en desplazarse t.
Como se ha explicado en la página anterior, la expresión de la velocidad límite se obtiene cuando la resultante de las fuerzas que actúan sobre la esfera es cero.
Antes de realizar el cálculo, se deberá expresar todos los datos en el de unidades de medida:
- La velocidad límite vl en m/s,
- La densidad de la esfera ρe y del fluido ρf en kg/m3 (se proporciona el dato de la densidad en g/cm3).
- El radio R de la esfera en m (se proporciona el valor del diámetro en mm).
- Finalmente, se despejará la viscosidad h y se expresará en las unidades correspondientes.
Actividades
Se pulsa el botón Empieza para depositar una bolita en la columna de fluido. Las bolitas tienen un diámetro que está establecido por el programa mediante números aleatorios dentro de ciertos límites.
- Cuando la bolita pase por la marca superior, se pulsa el botón que pone En marcha el cronómetro.
- Cuando la bolita pase por la marca inferior, se pulsa el botón que Para el cronómetro.
Se modifica si se desea la distancia entre las marcas en el tubo de fluido, pulsando el botón izquierdo del ratón cuando el puntero está sobre la marca inferior. Se mantiene pulsado el botón izquierdo del ratón, y se arrastra, hasta llevar la flecha a la posición deseada. Finalmente, se deja de pulsar el botón izquierdo del ratón.
Se pulsa el botón titulado Respuesta para comparar el valor calculado de la viscosidad y el valor generado por el programa interactivo.
Se experimenta con bolitas de distinto diámetro.
- Se anota para cada experiencia la distancia entre marcas (por defecto, la distancia entre marcas es de 50 cm), el tiempo, y los datos sobre el fluido y los referentes al material del perdigón. Completando la siguiente tabla.
Densidad del fluido 0.88 g/cm3 = 880 kg/m3
Densidad del plomo 11.35 g/cm3 = 11350 kg/m3
| Diámetro (m) | Desplazamiento (m) | Tiempo (s) | Velocidad límite (m/s) | Viscosidad (kg/m·s) |
- Se calcula el valor medio de los valores obtenidos de la viscosidad.
Ejemplo:
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Empleamos una bolita de plomo (ρe=11.35 g/cm3) de 3.7 mm de diámetro o R=1.85 mm, y la dejamos caer en una columna de aceite de densidad ρf=0.88 g/cm3). El tiempo que tarda la esfera en desplazarse x=50 cm es de t=4.57 s. Calcular la viscosidad η. |
Al pulsar el botón Respuesta, el programa interactivo nos da el valor de η=0.72 kg/(m·s)
Nota: la viscosidad del fluido es generada por el programa interactivo mediante números aleatorios dentro de ciertos límites. Por tanto, los valores de la viscosidad obtenidos no coincidirán en general para dos usuarios distintos, ni cuando se repite la práctica simulada.