Question

¿Se mide la velocidad de la burbuja cuando el angulo de inclinacion del tubo es 0º y 90º respecto la horizontal?Explique su respuesta

Answer 1

Observamos que las pequeñas burbujas de aire ascienden hacia la superficie de un fluido viscoso con velocidad constante, cuya magnitud aumenta con el tamaño de la burbuja.

En esta página, se simula el movimiento ascendente de una pequeña burbuja en el seno de un fluido viscoso.



Se dispone de un tubo de vidrio parcialmente lleno de un fluido viscoso (aceite) de densidad ρ y viscosidad η. Por la parte superior, se conecta a una bomba de vacío, que reduce la presión a un valor pequeño p≈0. De modo, que la presión en el interior del fluido a una profundidad x es debida solamente a la altura de la columna de fluido ρgx.

Las burbujas de aire se inyectan por la parte inferior. El movimiento ascendente de las burbujas cuyo radio está comprendido entre 0.1 y 0.3 cm es suficientemente lento para que sigan una trayectoria rectilínea. Otras burbujas de radio mayor empiezan a oscilar a medida que ascienden, perdiendo su forma esférica a medida que se acercan a la superficie del líquido.

 

Descripción



Transformación isotérmica

Consideremos una burbuja de forma esférica de radio r, que está a una profundidad x. La presión del aire en el interior de la burbuja es igual a la presión debida a la columna de fluido de altura x. La burbuja se expande isotérmicamente a medida que asciende. Si suponemos que el aire es un gas ideal tendremos que.



Siendo R el radio de la burbuja a la profundidad x0, cuando entra en el recipiente de vidrio.

Fuerzas sobre la burbuja



Supondremos que la velocidad de ascenso de la burbuja es suficientemente lenta para que el flujo sea laminar. La burbuja experimenta una fuerza de rozamiento Fr que se opone a su velocidad v. De acuerdo con la ley de Stokes

Fr=6πrη·v

La segunda fuerza que actúa sobre la burbuja es la fuerza de empuje E. De acuerdo al principio de Arquímedes