In molte situazioni scientifiche e industriali è necessario conoscere la viscosità dei liquidi. La viscosità è la misura della resistenza del liquido al flusso. I liquidi ad alta viscosità hanno una maggiore resistenza allo scorrimento e non sono facilmente deformabili da sollecitazioni fisiche, mentre i liquidi a bassa viscosità sono “sottili” e scorrono facilmente. La viscosità dei liquidi può essere rilevata utilizzando uno strumento noto come viscosimetro, di cui esistono molti tipi diversi. Nei casi in cui sono accettabili misurazioni meno precise, la viscosità può essere misurata anche utilizzando semplici dispositivi basati sulla gravità.
Uno dei tipi più comuni di viscosimetri è il viscosimetro a sfera cadente. Questa configurazione misura la viscosità dei liquidi cronometrando quanto tempo impiega una piccola sfera di densità e dimensioni note a cadere per una certa distanza attraverso un liquido. La sfera viene posta in un tubo verticale riempito con il liquido e lasciata raggiungere la sua velocità terminale mentre cade. Alla velocità terminale, la forza di trascinamento che tira la sfera verso l’alto è uguale alla forza di gravità che la tira verso il basso e la sfera cessa di accelerare, mantenendo una velocità costante mentre cade. Una volta note la velocità terminale, la densità del liquido e della sfera e le dimensioni della sfera, è possibile utilizzare una formula, la legge di Stokes, per calcolare la viscosità del liquido.
Un altro viscosimetro abbastanza semplice che viene utilizzato in ambienti di laboratorio è il viscosimetro di Ostwald, noto anche come viscosimetro a capillare di vetro o viscosimetro a tubo a U. Questo dispositivo a tubo di vetro a forma di U è costituito da due lampadine, una nella parte inferiore del braccio sinistro della U e l’altra nella parte alta di destra. Viene tenuto verticalmente mentre il liquido viene aspirato nel bulbo superiore e poi lasciato rifluire nel bulbo inferiore, oltre due segni sul tubo. La viscosità dei liquidi può essere dedotta tenendo conto del diametro del tubo di vetro, del tempo impiegato da un liquido per scorrere oltre i due segni e della densità di quel liquido.
I laboratori che richiedono misurazioni di precisione possono utilizzare viscosimetri più elaborati che incorporano l’elettronica e misurare la viscosità utilizzando un pistone oscillante o un risonatore vibrante immerso nel liquido. In altri contesti, come l’industria delle vernici, è possibile utilizzare principi fisici più semplici per dedurre la viscosità approssimativa dei liquidi. Queste misurazioni si basano spesso su una misura nota come viscosità cinematica, la resistenza di un liquido al flusso in presenza di gravità.
La tazza Zahn e la tazza di viscosità Ford sono esempi di dispositivi basati sulla gravità utilizzati per misurare la viscosità cinematica. In questi dispositivi, il liquido – vernice, nel caso della tazza Zahn, o olio motore per la tazza Ford – drena attraverso un piccolo foro sul fondo di una tazza mentre viene tenuto in alto. Il liquido scorre in un flusso regolare fino a un certo punto in cui si rompe in gocce. A seconda della viscosità del liquido, la rottura avverrà in tempi diversi. Una misura della viscosità cinematica può essere trovata moltiplicando questo tempo in secondi per il numero di specifica della tazza, che è calibrato per il liquido appropriato.