Experimento de viscosidad

Introducción

¿Alguna vez ha experimentado la frustración de intentar sacar el ketchup de la botella? Estás tratando desesperadamente de sacudirlo, pero sin éxito. Pero, cuando derramas tu agua, se va a todas partes. ¿Por qué los diferentes fluidos se mueven a diferentes velocidades? La respuesta es una propiedad de los líquidos llamada viscosidad. La viscosidad es básicamente la fricción dentro de un líquido; es cuánta resistencia le da un fluido a cualquier fuerza que se le aplique. Cuanto mayor sea la viscosidad, más lento se moverá un objeto a través del líquido.

Para entender la viscosidad, comparémosla con superficies sólidas y fricción. Si estuvieras empujando una caja sobre una alfombra peluda en lugar de hielo, ¿en cuál se deslizará la caja más lejos? El hielo tiene menos fricción, por lo que la caja se deslizará más. De manera similar, si un fluido tiene menos viscosidad (espesor), un objeto puede moverse más rápido a través de él. Los fluidos con alta viscosidad actúan al revés; son gruesos y es difícil que los objetos se muevan a través de ellos.

La miel es un ejemplo de líquido con alta viscosidad.

Hoy, vamos a investigar la viscosidad de algunos fluidos domésticos para comprender la relación entre la velocidad de un objeto, una canica y la viscosidad. Puede elegir los líquidos que desee, pero aquí le sugeriremos algunos que funcionan bien: salsa de tomate, aceite vegetal y agua.

Antes de comenzar, haga una predicción. ¿En qué líquido crees que caerá más rápido la canica? ¿Por qué piensas eso?

Materiales

• Tres vasos altos
• 1 taza de agua
• 1 taza de salsa de tomate
• 1 taza de aceite vegetal
• Tres canicas idénticas
• Temporizador
• Una tabla de datos como esta:

Pasos

1. Empiece por llenar cada vaso con uno de los líquidos. Cada vaso debe llenarse casi hasta el borde, por lo que es posible que deba agregar más o menos líquido que una taza.

2. Prepare su temporizador. Deje caer una canica en un fluido. Calcula el tiempo que tarda la canica en hundirse. Registre el tiempo en su tabla de datos.

3. Repita el paso 2 para los líquidos restantes.

Solución de problemas

Si tiene problemas para cronometrar la canica en el agua, que se mueve bastante rápido, grabe la prueba en su teléfono en un video. Luego, reduzca la velocidad para contar los segundos que tardó la canica en caer. También puede probar otros líquidos. Todos los líquidos tienen viscosidad, así que si la canica en el agua se mueve demasiado rápido, prueba con un líquido que sea un poco más espeso, como jabón para platos.

Preguntas de discusión

1. ¿Tu predicción fue correcta? ¿Como supiste?
2. ¿Qué líquido tiene la mayor viscosidad? ¿Como supiste?

Cómo funciona

Sir George Stokes fue un científico británico que descubrió la relación entre la viscosidad y la velocidad de una esfera en un líquido en 1851. La ecuación que explica esta relación es un poco complicada, pero podemos desglosarla juntos aquí. La ley de Stokes establece que:

Ecuación que relaciona la viscosidad y la velocidad.

Donde v es la velocidad de la bola, g es la aceleración debida a la gravedad, r es el radio de la esfera, d 1 es la densidad de la esfera y d 2 es la densidad del líquido. La viscosidad del líquido está representada por el símbolo eta.

Dado que solo nos interesa cómo la viscosidad afecta la velocidad de la esfera, veamos cómo se relacionan esas dos variables en la ecuación. Si nota, la velocidad está en un lado de la ecuación y la viscosidad está en el lado inferior del otro. Esto le da a las dos variables una relación inversa . Cuando una variable aumenta, la otra se reduce.

La relación inversa predice que a medida que la velocidad de nuestra bola se reduce, la viscosidad del líquido debe haber aumentado. Dado que la velocidad es igual a la distancia dividida por el tiempo, la velocidad también es inversamente proporcional al tiempo. Entonces, si se tarda más en llegar al fondo del recipiente, la velocidad debe reducirse, por lo que la viscosidad es mayor.

Si la esfera tarda más en llegar al fondo, la viscosidad es mayor.

En su gráfico, las sustancias que tardaron más en migrar a la canica tenían la mayor viscosidad. Si una sustancia tiene una viscosidad alta, hay mucha resistencia o fricción en el fluido. Si la fricción es alta, la canica se ralentizará y tardará más en llegar al fondo, lo que significa que se mueve con una velocidad menor.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador