Fluidos

Dinámica de fluidos

Vaciado de un depósito

Vasos comunicantes

Oscilaciones en vasos
comunicantes

Fluidos reales
Ley de Poiseuille

Descarga de un 
  tubo-capilar

Carga y descarga de
un tubo-capilar

Analogía de las series de
desintegración radioactiva

Fenómenos físicos análogos

Actividades

El tubo-capilar consiste en un tubo de plástico transparente cerrado por su extremo inferior con un tapón. Perpendicularmente al tubo de plástico y en su parte inferior, se perfora y se introduce un tubo de vidrio de pequeño diámetro, que hace de capilar a través del cual se descarga la columna de fluido viscoso. Una regla colocada en su parte exterior o marcas sobre el tubo permiten medir la altura de la columna de fluido en función de tiempo.

Fundamentos físicos

Partiendo de la ley de Poiseuille

la diferencia de presión p₁-p₂ entre los extremos del capilar es igual a la presión que ejerce la altura h de la columna de fluido de densidad r . Luego, p₁-p₂=r gh

Si G es el volumen de fluido que sale del capilar en la unidad de tiempo, la altura h de la columna de fluido disminuye, de modo que Siendo S la sección del tubo. Podemos escribir la ecuación anterior donde l se denomina constante del tubo-capilar. Integrado la ecuación diferencial, con la condición inicial de que en el instante t=0, la altura inicial sea h=h0. La altura de la columna de fluido h decrece exponencialmente con el tiempo t.

En el laboratorio de Física de la E.U.I.T.I. de Eibar se han construido tubos-capilares que utilizan aceite de automóvil como fluido, y tienen unas dimensiones tales que las constantes son del orden de 10^-3 s^-1, con los que se pueden tomar medidas con relativa facilidad usando un cronómetro de mano.

Fenómenos físicos análogos

La ecuación que describe la descarga de un tubo-capilar es similar a

• la descarga de un condensador a través de una resistencia 
• la desintegración de una sustancia radioactiva.

Las variables físicas análogas se recogen en el siguiente cuadro

Actividades

Se introduce la longitud del tubo-capilar en cm, y se pulsa el botón titulado Nuevo. Con el puntero del ratón se arrastra la flecha de color rojo, para establecer la altura inicial de la columna de fluido.

Se pulsa el botón titulado Empieza, y comienza a salir el fluido por el capilar. Simultáneamente, se traza la curva que nos describe la altura de fluido en función del tiempo. Podemos observar que es una exponencial decreciente. Se marca el tiempo que tarda en alcanzarse la mitad de la altura inicial, lo que se conoce como vida media.

Relacionamos la vida media t del tubo-capilar y su constante l , poniendo h=h₀/2.