Este artículo se publica con la intención de compartir una recopilación estudiantil que necesariamente está sujeta a correcciones ortográficas, gramaticales, de forma  y de contenido.  Por este motivo debe considerarse como material en proceso de elaboración, aún no terminado.


EXPERIMENTO DE VISCOSIDAD DE NEWTON

Fundamento teórico:

Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a un esfuerzo cortante sin importar que tan pequeño sea ese esfuerzo cortante. Un esfuerzo cortante es la componente de fuerza tangente a una superficie, y esta fuerza dividida por el área de la superficie es el esfuerzo cortante promedio sobre dicha superficie. Se define la viscosidad como la resistencia que presenta un fluido a ser deformado cuando es sometido a un esfuerzo cortante.

Existen varios experimentos y ensayos diferentes empleados para medir la viscosidad, uno de los primeros conocidos fue realizado por Newton, es por esto que los fluidos que cumplen la ley de viscosidad de Newton reciben el nombre de fluidos newtonianos y los que no son llamados fluidos no newtonianos.

Los fluidos newtonianos (agua, aceite liviano, gasolina, alcohol, gases, etc) son aquellos donde existe una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la tasa de deformación resultante. En un fluido no newtoniano (dilatantes, tixotrópicos, pseudoplásticos, etc) esta relación es no lineal.

Experimento:

El experimento realiza por Newton consiste en colocar una delgada capa del líquido estudiado entre dos placas paralelas y muy cercanas, estas placas deben presentar un área suficientemente grande para que las condiciones en sus bordes puedan ser despreciadas. La placa inferior se fija y la superior se mueve con una velocidad v en sentido paralelo a la placa inferior midiendo la fuerza F necesaria para realizar dicho movimiento.

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abdc = Condición inicial del fluido.

ebdo = Condición final del fluido.

 

Al realizar varios experimentos conservando algunas cantidades constantes se puede observar que F es directamente proporcional a A (área de la placa superior) y v, e inversamente proporcional a h (distancia entre las placas).

La constante de proporcionalidad m es denominada coeficiente de viscosidad absoluta o simplemente viscosidad, este valor es diferente para todos los fluidos.

 

La relación v/h es la velocidad angular de la línea ba o tasa de deformación angular del fluido.

El esfuerzo cortante t aplicado sobre la placa superior es equilibrado por un esfuerzo cortante sobre la placa inferior de igual magnitud pero sentido contrario. Ambos esfuerzos cortantes son transmitidos al fluido teniendo esto como consecuencia que cualquier capa dentro del fluido a una distancia dh de la placa inferior va a estar sometida al mismo esfuerzo cortante t y se va a mover con velocidad dv (la velocidad para cualquier punto en contacto con la placa inferior es igual a 0 y en contacto con la placa superior es igual a v).

Esta ecuación es denominada ley de viscosidad de Newton.

Unidades de µ :

 

 

En el sistema internacional m tiene unidades de N*s/m2 = Pa*s

 

Bibliografía:

Streeter V. L., Wylie E. B., Bedford K. W.. Mecánica de fluidos. McGraw Hill.

http://www.mas.ncl.ac.uk/~sbrooks/book/nish.mit.edu/2006/Textbook/Nodes/chap01/node13.html#figshear

http://web.cvut.cz/cp1250/fme/k212/personnel/tesar/skripta/d03^a.htm


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