Viscosímetro de tambor rotatorio Este aparato mide la viscosidad utilizando la definición de la viscosidad dinámica
Su funcionamiento se basa en que se hace girar el tambor exterior a una velocidad angular constante, w, mientras que el tambor inferior se mantiene estacionario. Lo que sucede es que el fluido entra en contacto con el tambor giratorio, obteniendo una velocidad lineal, v , conocida, mientras que el fluido que está en contacto con el tambor interior tiene una velocidad cero. Si se conoce el grueso dy , de la muestra de fluido, entonces se puede calcular el término (d ( d y /d v). v). Se pone una consideración especial al fluido que se encuentra en el fondo del tambor, pues su velocidad no es uniforme en todos los puntos. Debido a la viscosidad del fluido, se presenta una fuerza de arrastre dándose un torque que puede ser medido con un torquímetro sensible, que cuya magnitud seria la medida de la tensión de corte ( ) del fluido. Entonces la viscosidad puede calcularse en base a la ecuación:
Actividades El programa interactivo trata de mostrar visualmente la distribución de las velocidades angulares del fluido entre los dos cilindros coaxiales, cuando se introduce las velocidades angulares w a y w b, y el radio del cilindro interior a. El radio del cilindro exterior se ha fijado en el programa, de modo que b=1.0. Se introduce
la velocidad angular del cilindro interior, seleccionado 0, 1, 2 ó 3 en el control de selección titulado V. angular (interior) la velocidad angular del cilindro exterior, seleccionado 0, 1, 2, 3, -1, -2, -3 en el control de selección titulado V. angular (exterior). el radio del cilindro interior a, en el control de selección titulado Radio interior . el radio del cilindro exterior se ha fijado en b=1.0,
Se pulsa el botón titulado Empieza A la izquierda del applet, se muestra el movimiento de las partículas de fluido situados a distancias variables del eje de los cilindros. A la derecha, se muestra una gráfica del perfil de la velocidad angular de dichas partículas en función de su distancia radial al eje de los dos cilindros coaxiales.
Actividades El programa interactivo genera un número aleatorio entre 0.35 y 0.60 que representa la viscosidad η del fluido. Se introduce
La parte L, en cm, del cilindro que está sumergida en el fluido, actuando en la barra de desplazamiento titulada Longitud. La masa m del bloque, en gramos, actuando en la barra de desplazamiento titulada Masa bloque. El radio del cilindro se ha fijado en a=10 cm El radio del recipiente b=15 cm El radio de la polea r =2 cm
Se pulsa el botón titulado Empieza Se cambia la masa m del bloque, manteniendo la longitud L constante. La regla situada a la derecha del applet, nos permite medir la velocidad constante v=x/t del bloque, la velocidad angular de rotación ω=v/r , donde r es el radio de la polea. En la parte izquierda del applet, se recogen los pares de datos, masa del bloque m en gramos, velocidad angular de rotación ω en rad/s. Cuando se ha recogido varios pares de datos se pulsa en botón titulado Gráfica. Se representan los pares de datos y la recta ω=K·m
En la parte superior del applet, se nos proporciona el valor de la pendiente K a partir de este dato, calculamos la viscosidad η. Como K viene expresado en rad/(g·s), se convierte en rad/(s·kg) multiplicando por 1000. Despejamos la viscosidad de la fórmula
Se cambia la longitud L de la parte del cilindro sumergida en el fluido y se vuelven a repetir las medidas.
