Reporte laboratorio Terminado

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  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

    1/30

     

    Instituto Tecnológico Superior De Centla

    Carrera: Ingeniería Química

    Asignatura: Laboratorio Integral 1 

    REPORTE

    N° PRÁCTICA: 1 “Determinación De La Viscosidad De Diferentes

    Fluidos – Caída De Bola!

    E"#IPO: 6

    INTE$RANTES:

    ilton Dionisio !al"ador 

    Leid# Vanessa $ueda %ensab&

    'ls# (ac)eline *eófilo Flores

    +arla Lili"eet %&re, $amíre,

    -esenia (im&ne, Ló.e,

     /le0ander Córdo"a allegos

    Cate%r&tico: Ing2 Víctor anuel ateo orales

    Frontera3 Centla3 *abasco / 14 De Febrero Del 5172

    1

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    Resu'en:

    La "iscosidad es una .ro.iedad de los fluidos 8ue ofrece una resistencia al

    mo"imiento relati"o de sus mol&culas3 .osteriormente se utili,a .ara los fluidos de

    .erforación3 en el caso de nuestra .r9ctica 1: determinamos la densidad del balín

    # de los diferentes lí8uidos .ara así encontrar la "iscosidad de cada una de las

    sustancias2

    ;na manera de .robar la "iscosidad de un fluido es obser"ando cu9nto tarda unoba =acia arriba3 esta se conoce como "elocidad de caída

    de bola3 =aciendo 8ue una bola esf&rica caiga libremente a tra"&s del fluido #

    midiendo el tiem.o re8uerido .ara 8ue esta recorra una distancia conocida2

    Cabe mencionar 8ue al de

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    (n%ice Resu'en:...................................................................................................... 2

    O)*eti+o:........................................................................................................4

    ,oti+ación:.................................................................................................... 4

    -un%a'entos teóricos:...................................................................................5

    • E.uipo:.......................................................................................................5

    • ,o%elo /0sico si'pli/ica%o:..........................................................................6

    • ipótesis:................................................................................................. 10

    • ,o%elo 'ate'&tico:..................................................................................10

    Dise2o %e la pr&ctica:...................................................................................12

    - 13

    3aria)les 4 Par&'etros:.............................................................................14• o*a %e %atos:...........................................................................................14

    • E.uipo......................................................................................................15

    • ,ateriales................................................................................................. 15

    • Desarrollo %e la pr&ctica2...........................................................................15

    Reali5ación %e la pr&ctica:6...........................................................................16

    • ,e%iciones:.............................................................................................. 16

    • O)ser+aciones:.........................................................................................24

    An&lisis %e %atos 4 resulta%os:.....................................................................24

    • C&lculos:.................................................................................................. 24

    • An&lisis esta%0stico 4 resulta%os:..............................................................25

    • $r&/icas:...................................................................................................25

    • Discusión 4 conclusión:............................................................................26

    • Sugerencias 4 reco'en%aciones:..............................................................26

    Re/erencia.................................................................................................. 27

    Ap7n%ice:.................................................................................................... 27

    3

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    O)*eti+o:

    Determinar la "iscosidad de los diferentes fluidos ?caída de [email protected] $eali,ar las

    .ruebas de los diferentes lí8uidos3 con a#uda de los e8ui.os 8ue nos .ermitir9

    medir # .ro.orcionar datos .ara calcular lo 8ue .ide la .r9ctica dentro del

    laboratorio2 Determinar las "iscosidades de cada uno de los fluidos utili,ando

    los conocimientos teóricos2

     

    ,oti+ación: 'l ingeniero 8uímico reali,ar9 la .r9ctica del m&todo de caída de bola3 en la cual

    se .odr9 determinar la "iscosidad mediante la "elocidad en la 8ue cae un ob

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    -un%a'entos teóricos:

    • E.uipo:Tu)o %e +i%rio 8pro)eta9: instrumento de 1 mm de longitud3 conmarca inicial # final de una longitud conocida2 *ubo de cristal alargado #

    graduado3 cerrado .or un e0tremo3 usado como reci.iente de lí8uidos o

    gases3 el cual tiene como finalidad medir el "olumen de los mismos2

    ;so: se recomienda antes de usar la .robeta3 lim.iarla en todo su

    interior # e0terior luego introducimos el lí8uido a medir =asta la graduación

    deseada2 Cuando estemos llegando al "olumen re8uerido3 aAadimos el lí8uido con

    un gotero2

    Cronó'etro: 's un relo< de .recisión 8ue se em.lea .ara medir fracciones detiem.o de tiem.o mu# .e8ueAas2

    ;so: el cronómetro em.ie,a a funcionar cuando el usuario

    .ulsa un botón3 el mecanismo3 de esta manera3 comien,a a

    contar desde cero2 Cuando dic=o botón "uel"e =acer 

    .ulsado3 el cronómetro se detiene3 mostrando con e0actitud

    el tiem.o transcurrido2

    alan5a anal0tica: 's un instrumento de laboratorio 8ue mide la masa de uncuer.o o sustancia 8uímica3 utili,ando como medio de com.aración la fuer,a de la

    gra"edad 8ue act>a sobre el cuer.o2

    ;so: !olo debemos tomar un ob

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    3ernier: 's un instrumento de medida 8ue .ermite leer con bastante .recisiónutili,ando un con

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    La densidad tiene como unidades )gEm o 1 gEcm2

    Peso Espec0/ico: 'l .eso es.ecífico de un fluido se calcula como su .eso sobreuna unidad de "olumen ?o su densidad .or [email protected] 2 'n el sistema internacional se mide

    en GeHton E metro c>bico2 

    Y = P

    Dónde: # .eso es.ecífico

    % .eso [email protected]

    V"olumen

    3olu'en: 's una magnitud definida como el es.acio ocu.ado .or un cuer.o2 'nfísica3 el "olumen es una magnitud física e0tensi"a asociada a la .ro.iedad de los

    cuer.os físicos de ser e0tensos3 8ue a su "e, se debe al .rinci.io de e0clusión de

    %auli2 La unidad de medida de "olumen en el !istema Internacional de ;nidades

    es el metro c>bico3 aun8ue tem.oralmente tambi&n ace.ta el litro3 8ue se utili,a

    com>nmente en la "ida .r9ctica2

    V =m

     ρ

    'l "olumen tiene como unidades m o cm2

    3eloci%a%: 's la "elocidad obser"ación de caída de bola3 la cual se toma encuenta la distancia recorrida de la esfera entre el tiem.o 8ue recorre el ob

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    3iscosi%a%: La "iscosidad es la .ro.iedad de un fluido 8ue da lugar a fuer,as 8uese o.onen al mo"imiento relati"o de ca.as ad#acentes en el fluido2 'n otras.alabras3 la "iscosidad es una medida de la resistencia del fluido a derramarse ofluir .or el interior de un conducto2

    La "iscosidad de diferentes fluidos .uede e0.resarse de manera cuantitati"amediante un coeficiente de "iscosidad K2

    *i.os de "iscosidades:

    La "iscosidad din9mica o /bsoluta: Denominada KaM2 !i se re.resenta la

    cur"a de fluide, ?esfuer,o cortante frente a "elocidad de deformació[email protected] se

    define tambi&n como la .endiente en cada .unto de dic=a cur"a2

    µ= De

    2(Ye−Yl)

    18V 

    Donde

    De di9metro de la esfera

    -e .eso es.ecífico de la esfera

    -l .eso es.ecífico del lí8uido

    V "elocidad

    8

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    La "iscosidad a.arente: KM se define como el cociente entre el esfuer,o

    cortante # la "elocidad de deformación2 'ste t&rmino es el 8ue se utili,a al

    =ablar de "iscosidadM .ara fluidos no neHtonianos2

    La "iscosidad cinem9tica: Denominada "iscosidad cinem9tica "M3 8ue

    relaciona la "iscosidad din9mica con la densidad del fluido utili,ado2 Lasunidades m9s utili,adas de esta "iscosidad son los centisto)es NcstO2 ?1

    !to)e 1 centisto)es [email protected] !u ecuación es la siguiente:

    v=µ

     ρ

    3iscosi%a% ca0%a %e )ola:

    ;n m&todo 8ue .uede em.learse .ara la caracteri,ación3 # 8ue es .articularmente

    >til .ara "elocidades "a=as de ci,allamiento3 es el "iscosímetro de caída de bola2

    !e determina la "elocidad límite de una .artícula esf&rica # la "iscosidad efica, del

    fluido se calcula a.licando la le# de !to)es2

    ;e4 %e Sto

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    • ipótesis:

    La "iscosidad de.ende de la densidad de la sustancia3 así como tambi&n de la

    concentración de soluto en un dilu#ente .or su forma # naturale,a 8uímica de sus

    mol&culas2 %or lo 8ue en esta .r9ctica se desea conocer la "iscosidad .or medio

    del mo"imiento de las .artículas esf&ricas en un lí8uido en re.oso3 a la cual se le

    toma su "elocidad3 la longitud del tubo de la .robeta # el di9metro de la esfera3 etc2

    !abemos 8ue el .rinci.io de /r8uímedes afirma 8ue todo cuer.o sumergido en unfluido e0.erimenta un em.u

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    Pesar el balín, lasprobetas y las

    probetas con losdiferentes lí!idos.

    "edir el di#$etrode los balínes.

    %alc!lar el &ol!$endel balín y de losdiferentes lí!idos.

    'btener ladensidad del balín y

    de los diferentes(!idos.

    %ron)$etrar eltie$po de caída delas esferas en losdiferentes lí!idos

    "edir la distanciade las probetas de

    los diferentes(!idos.

    %alc!lar la&elocidad con la!e cae el ob*eto

    en el (!ido,

    $ediante ladistancia entre el

    tie$po.

    %alc!lar el pesoespecí+co del balín

    y de los diferentes(!idos.

    'btener $ediantetodos los datoscalc!lados la

    &iscosidad de losdiferentes (!idos.

     

    Diagrama del sistema:

    11

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    Dise2o %e la pr&ctica:

    12

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    13

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    3aria)les 4 Par&'etros:

    3aria)les: uni%a%es,asa )g

    3olu'en m

    Densi%a% +gE m

    Peso espec0/ico GE$ra+e%a% mEs5

    3eloci%a% mEsTie'po s

    ;ongitu% mDi&'etro m

    3iscosi%a% %in&'ica GJsE m

    3iscosi%a% cine'&tica mEs

    Par&'etros #ni%a%esPresión %a

    Te'peratura C

    • o*a %e %atos:

    TABLA. 1

     Jarabe de maíz(miel)

    Glicerina Aceite

    Masa   0.139965 0.127028kg   0.09036kg

    Volmen   100 100 100

    !eso es"ecí#co13730

      N 

    m3

      12460  N 

    m3

      8860  N 

    m3

    14

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    Lon$itd   27.6 27.9 28.3

    Velocidad 1   0.0189 0.118 0.272

    Velocidad %   0.0180 0.115 0.422

    Velocidad &   0.0180 0.082 0.345

    TABLA %iscosidad 1 iscosidad 2 iscosidad 3

     Jarabe de maíz (miel)   6.531 5.365

    Glicerina   1.026 1.056 1.474

    Aceite   0.483 0.311 0.381

      E.uipo balines

    %robetas

    Cronometro

    Balan,a /nalítica

    *ermómetro

    Vernier

    $egla

    • ,ateriales

    licerina

    (arabe de maí, [email protected]

     /ceite

    • Desarrollo %e la pr&ctica!

    12 !e deber9 conocer .re"iamente el .eso # la densidad de la esfera3 así

    como tambi&n las densidades de los lí8uidos a utili,ar ?glicerina3

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    R2 /rrancar el cronómetro cuando la esfera .ase .or el enrase inicial

    [email protected] # .ararlo cuando .ase .or el enrase final [email protected] registrando el

    tiem.o t2 !i durante la caída de la esfera se ad"ierte 8ue la misma se =a

    ale

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     l=ω

    v=

      1.373 N 

    1×10−4

    m3=13730

      N 

    m3

    Balines2

    1S Balín2

    v=4

    3π r

    3

     D=7mm=7×10−3

    m

    v=4

    3π r

    3=

    4

    3π (3.5×10−3 m )3=1.795×10−7 m3

    m=1.042g=1.042×10−3

    kg

     ρ=m

    v=

    1.042×10−3

    kg

    1.795×10−7

    m3=5801.963

     kg

    m3

     e= ρg=5801.963 kg

    m3 ×9.81

     m

    s2=56,917.257

      N 

    m3

    5S Balín2

    v=4

    3π r

    3

    7mm=7×10−3

    m

    v=43

    π r3= 43

    π (3.5×10−3 m )3=1.795×10−7 m3

    17

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    m=1.042g=1.042×10−3

    kg

     ρ=m

    v =

    1.042×10−3kg

    1.795×10−7m

    3=5801.963

     kg

    m3

     e= ρg=5801.963 kg

    m3 ×9.81

     m

    s2=56,917.257

      N 

    m3

    S Balín

    v=1.795×10−7

    m3

    m=1.047×10−3

    kg

     ρ=m

    v=5829.803

     kg

    m3

     e= ρg=5829.803 kg

    m

    3 ×9.81

     m

    s

    2=57190.367

     N 

    m

    3

    licerina2

    m!licerina=260.112 g−133.084 g=127.028g=0.127028 kg

    Densidad de la glicerina2

     ρ=m

    v

    Volumen de la glicerina2

    100mL=0.1 L=1×10−4

    m3

    18

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    19/30

     

     ρ=m

    v=

    0.127028 kg

    1×10−4

    m3 =1270.28

     kg

    m3

    %eso2

    ω=mg=0.127028 kg ×9.81 m

    s2=1.246 N 

    %eso es.ecífico2

     l=ω

    v=

      1.246 N 

    1×10−4

    m3=12460

      N 

    m3

    Balines2

    1S Balín2

    v=1.795×10−7

    m3

      m=1.043 g=1.043×10−3

    kg

     ρ=m

    v=

    1.043×10−3

    kg

    1.795×10−7

    m3=5810.584

     kg

    m3

     e= ρg=5810.584 kg

    m3 ×9.81

    m

    s2=57,001.829

      N 

    m3

    5S Balín2

    v=1.795×10

    −7

    m

    3

      m=1.045 g

    =1.045×10

    −3

    kg  

     ρ=m

    v =

    1.045×10−3kg

    1.795×10−7m

    3=5,821.727

     kg

    m3

    19

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     e= ρg=5,821.727 kg

    m3 ×9.81

     m

    s2=57,111.141

      N 

    m3

    S Balín2

    v=1.795×10−7

    m3

      m=1.041 g=1.041×10−3

    kg  

     ρ=

    m

    v =

    1.041×10−3kg

    1.795×10−7m3=5,799.442

     kg

    m3

     e= ρg=5,799.442 kg

    m3

    ×9.81m

    s2=56,892.534

      N 

    m3

     /ceite2

    m "ceite=227.944 g−137.584 g=90.36g=0.09036 kg

    Densidad del aceite

     ρ=m

    v

    Volumen de la aceite2

    100mL=0.1 L=1×10−4 m3

     ρ=m

    v=

    0.09036 kg

    1×10−4

    m3=903.6

     kg

    m3

    20

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    %eso2

    ω=mg=0.09036 kg×9.81 m

    s2=0.886 N 

    %eso es.ecífico2

     l=ω

    v=

      0.886 N 

    1×10−4

    m3=8860

      N 

    m3

    Balines2

    1S Balín2

    v=1.795×10−7

    m3

      m=1.046 g=1.046×10−3

    kg

     ρ=m

    v=

    1.046×10−3

    kg

    1.795×10−7

    m3=5827.298

     kg

    m3

     e=

     ρg=5827.298

     kg

    m3 ×9.81

     m

    s2=57,165.793

      N 

    m3

    5S Balín2

    v=1.795×10−7

    m3

      m=1.047 g=1.045×10−3

    kg  

     ρ=mv = 1.047×10

    −3

    kg1.795×10

    −7m

    3=5,832.869 kg

    m3

    21

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    22/30

     

     e= ρg=5,832.869 kg

    m3 ×9.81

     m

    s2=57,220.4456

      N 

    m3

    S Balín2

    v=1.795×10−7

    m3

    m=1.047 g=1.045×10−3

    kg

    Calculo de "elocidad de caída de los balines en cada lí8uido2

    iel

    Balín 1

    Vel=#

    t =

    0.276m

    14.57 s=0.0189

    m

    s

    Balín 5

    Vel=#t =0.276

    m15.30 s =0.0180ms

    Balín

    Vel=#

    t =

    0.276m

    15.25 s=0.0181

    m

    s

    licerina2

    Balín 1

    Vel=#

    t =

    0.279m

    2.35 s  =0.1187

     m

    s

    Balín 5

    22

  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

    23/30

     

    Vel=#

    t =

    0.279m

    2.41 s  =0.1157

     m

    s

    Balín

    Vel=#

    t =

    0.279m

    3.38 s  =0.0825

    m

    s

     /ceite2

    Balín 1

    Vel=#

    t =

    0.283m

    1.04 s  =0.2721

    m

    s

    Balín 5

    Vel=#

    t =

    0.283m

    0.67 s  =0.4223

    m

    s

    Balín

    Vel=#t =0.283m

    0.82 s  =0.3451 m

    s

    Calculo %e las +iscosi%a%es!

     $= D

    2 (  e− l )18Vel

    ,iel:

    Balín 1

    23

  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

    24/30

     

     $=

    (7×10−3 m )2(56,917.257  N m3−13730  N 

    m3 )

    18(0.0189 ms )  =6.220

     N ∗%eg

    m2

    Balín 5

     $=

    (7×10−3 m )2(56,917.257  N m3−13730  N 

    m3 )

    18(0.0180 ms )  =6.220

     N ∗%eg

    m2

    Balín

     $=

    (7×10−3 m )2(57190.367  N m

    3−13730   N 

    m3 )

    18(0.0181 ms )  =6.536

     N ∗%eg

    m2

    $licerina:

     Balín 1

     $=

    (7×10−3 m )2(57,165.793   N m3−12460  N 

    m3 )

    18 (0.1187 ms )  =1.025

     N ∗%eg

    m2

    Balín 5

     $=

    (7×10−3 m )2(57,220.4456   N m3−12460  N 

    m3 )

    18(0.1157 ms )  =1.053

     N ∗%eg

    m2

    Balín

    24

  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

    25/30

     

     $=

    (7×10−3 m )2(57,220.4456   N m3−12460  N 

    m3 )

    18(0.0825 ms )  =1.476

     N ∗%eg

    m2

    Aceite

    Balín 1

     $=

    (7×10−3m )2(57,165.793  N m3−8860 N 

    m3 )

    18 (0.2721ms )  =0.4832

     N ∗%egm

    2

    Balín 5

     $=

    (7×10−3m )2(57,220.4456  N m3−8860 N 

    m3 )

    18 (0.4223ms )  =0.3117

     N ∗%egm

    2

    Balín

     $= (7×10

    −3

    m )

    2

    (57,220.4456

     N 

    m3−8860 N 

    m3

    )18 (0.3451ms )

      =0.3814 N ∗%eg

    m2

      O)ser+aciones:

    %ara la inter.retación de la densidad de los diferentes ti.os de fluidos3 nos faltó

    utili,ar el Densímetro3 #a 8ue con ese instrumento de laboratorio nos =ubiese

    .ermitido calcular las densidades de las distintas sustancias "iscosas3 en la cual

    la teoría de /r8uímedes nos menciona esta =erramienta .ara la facilidad de

    obtener sus densidades sin necesidad de usar fórmulas2

    25

  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

    26/30

     

    An&lisis %e %atos 4 resulta%os:ediciones en laboratorio .ara la obtención de los .ar9metros es.ecificados en la

    .r9ctica2

     

    C&lculos:

    ,iel Aceite %i/erencial Aceiteco'esti)le

    Pro)eta +ac0a 8g9 1R2PPP 12PR 1T27PRPro)eta llena 8g9 5TR2P7 562115 55T24RRPeso %e )al0n 1 8g9 12R5 12R 12R6Peso %e )al0n = 8g9 12R5 12R7 12RTPeso %e )al0n >8g9 12RT 12R1 12RT

    Di&'etro %e )alón 8''9 T T TAltura 8c'9 5T26 5T24 5P23olu'en 8'l9 1 1 1

    ,iel Aceite %i/erencial Aceiteco'esti)le

    Tie'po %e ca0%a 8s9al0n 1 1R27T 527 12Ral0n = 172 52R1 26Tal0n > 17257 2P 2P5

     

    An&lisis esta%0stico 4 resulta%os:

    Viscosidad:

    26

  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

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    No! Repetición Aceite co'esti)le Aceite %i/erencial ,iel

    1 [email protected] 2RP GJsE m5 [email protected] 1256 GUJsE m5 [email protected] 6255 GJsE m5

    = [email protected] 211 GJsE m5 [email protected] 1276 GJsE m5 [email protected] 6255 GJsE m5

    > [email protected] 2P1 GJsE m5 [email protected] 12RTR GJsE m5 [email protected] 6276 GJsE m5

     

     /nali,ando los resultados obtenidos de las "iscosidades de los diferentes fluidos

    ?caída de [email protected] se obser"a 8ue "arían las "iscosidades debido a las re.eticiones

    8ue se demostró en el e0.erimento2 Dando una estadística en diferentes

    cantidades mínimas de.endiendo .or el tiem.o de caída de la esfera en la .robeta# la "elocidad de a"ance del mismo2

    27

  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

    28/30

     

    • $r&/icas:

    1 2 3

    6

    6.2

    6.4

    6.6

    Miel

    "iel

     

    1 2 3

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    Aceite di'erencial

    licerina

    1 2 3

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6Aceite comestible

    ceite

     

    Discusión 4 conclusión:

    'n las gr9ficas se .uede a.reciar las "iscosidades de las re.eticiones 8ue se le

    dio al e0.erimento2

    !e cum.lió el ob

  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

    29/30

     

    a8uellas fórmulas 8ue se utili,aron en este traba

  • 8/19/2019 Reporte laboratorio Terminado

    30/30

     

    'l m&todo de la bola 8ue cae3 consiste en determinar el tiem.o 8ue

    tarda una esfera de .eso # tamaAo conocido en caer a lo largo de una

    columna de di9metro # longitud conocida del lí8uido en cuestión2

    La le# de !to)es3 8ue es a.licable a la caída de cuer.os esf&ricos en

    todos los ti.os de fluido siem.re 8ue el radio r del cuer.o 8ue cae seagrande en com.aración con la distancia entre mol&culas2