Mafa
La mafa d'un fluyíu ye una midida de la so resistencia a les deformaciones graduales producíes por tensiones cortantes o tensiones de tracción. La mafa corresponder col conceutu informal de "espesura". Por casu, la miel tien una mafa enforma mayor que l'agua.[1]
La mafa ye una propiedá física carauterística de tolos fluyíos, que remanez de les choques ente les partícules del fluyíu que se mueven a distintes velocidaes, provocando una resistencia al so movimientu. Cuando un fluyíu muévese forzáu per un tubu, les partícules que componen el fluyíu muévense más rápidu cerca de la exa llonxitudinal del tubu, y más lentes cerca de les parés. Poro, ye necesariu qu'esista una tensión cortante (como una diferencia de presión) pa devasar la resistencia de resfregón ente les capes del líquidu, y que'l fluyíu siga moviéndose pol tubu. Pa un mesmu perfil radial de velocidaes, la tensión riquida ye proporcional a la mafa del fluyíu.
Un fluyíu que nun tien mafa llámase fluyíu ideal. La mafa nula solamente apaez en superfluidos a temperatures bien baxes. El restu de fluyíos conocíos presenten daqué de mafa. Sicasí, el modelu de mafa nula ye un aproximamientu bastante bona pa ciertes aplicaciones.
La mafa de dellos fluyíos mídese esperimentalmente con viscosímetros y reómetros. La parte de la física qu'estudia les propiedaes mafoses de los fluyíos ye la reología.
Definición
editarLa mafa manifestar en líquidos y gases en movimientu. Definióse la mafa como la rellación esistente ente l'esfuerciu cortante y el gradiente de velocidá. Esta mafa recibe'l nome de mafa absoluta o mafa dinámica. Xeneralmente represéntase pola lletra griega μ.
Conozse tamién otra mafa, denomada mafa cinemática, y represéntase por ν. Pa calcular la mafa cinemática basta con estremar la mafa dinámica pola densidá del fluyíu:[2]
Esplicación de la mafa
editarImaxinemos un bloque sólidu (non fluyíu) sometíu a una fuercia tanxencial (por casu: una goma de borrar sobre la que s'asitia la palma de la mano qu'emburria en direición paralela a la mesa.) Nesti casu, el material sólido (a) opón una resistencia a encomalo aplicada, pero se deforma (b), tantu más, cuanto menor sía la so rixidez.
Si imaxinamos que la goma de borrar ta formada por delgaes capes unes sobre otres, la resultancia de la deformación ye'l desplazamientu relativu d'unes capes respeuto de les axacentes, tal como amuesa la figura (c).
Nos líquidos, la pequeña esfregadura esistente ente capes axacentes denominar mafa. Ye la so pequeña magnitú la que-y confier al fluyíu los sos peculiares carauterístiques; asina, por casu, si abasnamos la superficie d'un líquidu cola palma de la mano como faíamos cola goma de borrar, les capes inferiores nun se van mover o lo fadrán muncho más amodo que la superficie yá que son abasnaes por efeutu de la pequeña resistencia tanxencial, ente que les capes cimeres flúin con facilidá. Igualmente si revolvemos con una cuyar un recipiente grande con agua nel que depositemos pequeños cachos de corchu, vamos reparar que al revolver nel centru tamién se mueve la periferia y al revolver na periferia tamién dan vueltes los trocitos de corchu del centru; de nuevu, les capes cilíndriques d'agua mover por efeutu de la mafa, menguando la so velocidá a midida que alloñámonos de la cuyar.
Cabo señalar que la mafa solo manifiéstase en fluyíos en movimientu, yá que cuando'l fluyíu ta en reposu adopta una forma tal na que nun actúen les fuercies tanxenciales que nun puede aguantar. Ye por ello polo qu'enllenáu un recipiente con un líquidu, la superficie del mesmu permanez plana, esto ye, perpendicular a la única fuercia qu'actúa nesi momentu, la gravedá, ensin esistir por tanto componente tanxencial dalguna.
Si la mafa fuera bien grande, la esfregadura ente capes axacentes ser tamién, lo que significa qu'éstes nun podríen movese unes respectu d'otres o lo fadríen bien pocu, esto ye, taríamos ante un sólidu. Si pela cueta la mafa fuera cero, taríamos ante un superfluido que presenta propiedaes notables como escapar de los recipientes anque nun tean llenos (vease Heliu-II).
La mafa ye carauterística de tolos fluyíos, tantu líquidos como gases, magar, nesti últimu casu'l so efeutu suel ser despreciable, tán más cerca de ser fluyíos ideales.
Espresiones cuantitatives
editarEsisten diversos modelos de mafa aplicables a sustancies que presenten comportamientos mafosos de distintu tipu. El modelu o tipu de fluyíu mafosu más senciellu de carauterizar ye'l fluyíu newtoniano, que ye un modelu llinial (ente'l gradiente de velocidaes y les tensiones tanxenciales) pero tamién esisten modelos non lliniales con endelgazamientu o espesamiento por cortante o como los plásticos de Bingham.
Fluyíu newtoniano
editar
Nun fluyíu newtoniano la fuercia de resistencia esperimentada por una placa que se mueve, a velocidá constante pola superficie d'un fluyíu vien dada por:
onde:
- , fuercia cortante (paralela a la velocidá).
- , área de la superficie del sólidu en contautu col fluyíu.
- , coeficiente de mafa dinámica.
- , altor del nivel de fluyíu o distancia ente la placa horizontal y el fondu del recipiente que contién al fluyíu.
Esta espresión puede reescribise en términos de tensiones tanxenciales sobre la placa como:
onde ye la velocidá del fluyíu.
Unidaes
editarMafa dinámica, μ
editarLa mafa dinámica, designada como μ, mídese, n'unidaes del Sistema Internacional, en pascal-segundu (Pa·s), o N·s·m-2, o kg·m−1·s−1.
Nel Sistema Ceguesimal utilízase'l poise (P).
- 1 poise = 1 [P] = 10-1 [Pa·s] = [10-1 kg·s-1·m-1]
De siguío amuésense valores de mafa dinámica pa dellos fluyíos:
Gas (a 0 °C): Mafa dinámica μ [Pa·s]
Hidróxenu 0,00084 Aire 0,0000174 Xenón 0,000212 Agua (20 °C) 0,001
Mafa cinemática, ν
editarLa mafa cinemática, designada como ν, mídese, n'unidaes del Sistema Internacional, en metros cuadraos por segundu (m²·s-1).
Nel Sistema Ceguesimal utilízase'l stokes (St).
Ver tamién
editarReferencies
editar- ↑ Symon, Keith (1971). Mechanics, Third, Addison-Wesley. ISBN 0-201-07392-7.
- ↑ «Fluxu de Fluyíos». Conceutos Xenerales. Universidá de Sevilla.
Bibliografía
editar- Hatschek, Emil (1928). The Viscosity of Liquids. New York: Van Nostrand.
- Massey, B. S.; A. J. Ward-Smith (2011). Mechanics of Fluids, Ninth, London; New York: Spon Press. ISBN 9780415602600, ISBN 9780203835449. ISBN 9780415602594,.
Enllaces esternos
editar- Tabla de conversión ente sistemes de mafa.
- La tabla SAE J306 de clasificación d'aceites de tresmisiones y diferenciales.
- La tabla SAE J300 de clasificación d'aceites de motores.
