Guía Práctica No 5

 

ASIGNATURA:

DOCENTE:

Física II

Ing. Roberto Antonio Rodas Pineda

NOMBRE DEL ALUMNO(A): Daniel Santos Olivera Hernandez

CUENTA:

2190315

TEMA:

Practica 4

FECHA:

20/02/2021

 

Guía Práctica No. 5 Dinámica de fluidos I.

Objetivos de la práctica  

Reforzar los conceptos relacionados a presión y flujo. Relacionar los resultados obtenidos por medios matemáticos con fenómenos simulados de la vida real

II. GloBernoulli  sario d de e: tté érminoque sd de elalla asuma práctde icala presión, la energía cinética por  Ecuación de Señala unidad de volumen y la energía potencial gravitacional por unidad de volumen, tiene el mismo valor en todos los puntos a lo largo de una línea de corriente. Lina de corriente: corriente: es la trayectoria tomada por una partícula de fluido bajo flujo estable. Flujo no viscoso: viscoso: es un fluido en el que no se toma en cuenta la fricción interna. Flujo estable: estable: es un fluido en el que se supone que la velocidad del fluido en cada punto permanece constante en el tiempo. Fluido incompresible: incompresible: es un fluido en el cual su densidad permanece constante en el tiempo. Flujo irrotacional : es un fluido en el que no hay momento angular del fluido alrededor  de algún punto. Si una pequeña rueda situada en cualquier lugar en el fluido no rota alrededor de su centro de masa, el flujo es irrotacional Caudal: se Caudal:  se define como la cantidad de volumen (V) que pasa por un área de sección (A) en un tiempo determinado.

III.   

IV.

Q=V*A

Medidas de seguridad. Prestar atención a las indicacion indicaciones es del catedrático. Mantener el orden y aseo de los materiales en las mesas de trabajo.

Marco conceptual

La ley de Torricelli es derivada de la ecuación de Bernoulli y se utiliza para conocer la velocidad de salida de un fluido por un orificio practicado en la pared de un recipiente abierto a la atmósfera. La ley de Torricelli es una expresión matemática que nos indica la velocidad de salida de un líquido a través de un orificio practicado en la pared de un recipiente abierto a la atmósfera. La forma explícita es:

v √ 2 gh =

Esta expresión puede obtenerse aplicando aplicando la ecuación de Bernoulli a dos puntos de la figura 1, uno de ellos colocado en la superficie libre del líquido y el otro en el orificio de sa sali lida da.. Debe Debe co cons nsid ider erar arse se adem además ás que que el nive nivell del del lí líqu quid ido o en el reci recipi pien ente te prácticamente no disminuye. Es posible obtener una expresión para la velocidad de salida del líquido para el caso en el que el nivel dentro del recipiente baja con una velocidad no despreciable. Ley de Torricelli: para un tanque abierto la rapidez del líquido que sale a través de un agujero a una distancia h bajo la superficie es igual a la adquirida por un cuerpo que cae libremente a través de una distancia vertical h.

 

V. 

Descripción de la práctica

Equipo y material necesario  

Simulador de laboratorio Computadora

 

Instrucciones de la práctica 1. Siga las las instrucci instrucciones ones paso paso a paso para para cada cada uno de los los experime experimentos ntos.. 2. Se recomiend recomienda a usar Internet Internet Explorer Explorer ya que hay hay muchos simula simuladore dores s que solo corren en él. 3. Conte Conteste ste cada cada una una de las las incóg incógnit nitas. as. 4. El informe informe se llena llenara ra en este archiv archivo o y se subirá subirá a platafo plataforma rma al momen momento to de terminar la práctica. 5. No omita omita ningún ningún resul resultado tado o proced procedimi imiento. ento.



Desarrollo de la práctica

Experimento #1 (Presión)

1. Ingrese al simulador control + clic en el enlace https://phet.colorado.edu/es/simulation/fluid-pressure-and-flow 2. Descargue el simulador. 3. Presione el tercer cuadro de los ubicados ubicados en la esquina superior izquierda.

 

4. En la parte parte de en medio medio hay hay tres masas, masas, colóque colóquelas las en el canal canal vertica verticall de la izquierda. ¿Se hundieron? ¿Por qué? Explique. R:Sí, debido a que la densidad de estos objetos es mayor a la del agua

5. A la derecha la ventana, hay hay la undensidad signo más en una casilla amarilla, amarilla, par dice “Densidad dede Fluido” disminuya deslizando el marcador aa lala izquierda hasta donde dice “Gasolina”, luego deslice hasta la derecha donde dice “Miel”. Describa lo que ocurre con las masas. R:Gasolina: R:Gasolin a: El hundimiento hundimiento es mayor en esta, en comparación a la del agua. Esto se debe ya que la densidad es menor. Miel: Observamos que el hundimiento es mínimo e incluso los objetos flotan en comparación a los dos casos anteriores ya que la miel es más densa (que el agua y gasolina).

Experimento #2 (Flujo)

1. Vea el video ilustrativo https://www.youtube.com/watch?v=C0ifmsKJcDc 2. Clic Clic en la pestañ pestaña a flujo. flujo. Y desacti desactive ve Dots Dots

3.  Active la casilla casilla de la regla, regla, ubique la regla regla para que usted usted pueda medir medir un Diámetro de 3 m. Estire el canal en la parte de en medio. Calcule el radio matemáticamente, despeje de la fórmula de área del círculo. Calcule la velocidad. Hoy ubique la regla en otra parte midiendo 2 m, calcule de nuevo el área y la velocidad. ¿De qué manera difiere la velocidad en ambas áreas? R// La velocidad difiere según el diámetro de la tubería entre mayor sea el diámetro menor velocidad tendrán y menor sea el diámetro mayor velocidad tendrá. Recuerde que el caudal es el mismo flujo f lujo volumétrico y de convertir L/s a m3 /s.

 

 A =

π ∙D

2

V =

4 2

 A1=

 π ∙ ( 3 ) 4

Caudal  A 3 5 m /s

V 1=

=7.07

7.07

3

0.71 m

/s

2

 A2=

 π ∙ ( 2) 4

= 3.1415

Caudal 500

 (

 L s

  1m

3

V 2=

3

1000 lts

)=

5m

3

 5 m

/s

3.1415

3

= 1.59 m / s

/s

4.  Active la casilla casilla Dots. Arrastre el el medidor Speed Speed hacia la zona zona de 3 m y luego luego a la zona de dos metros y compare las cantidades mostradas con las que obtuvo matemáticamente. matemáticam ente. Adicionalmente, Adicionalmente, observará que aparece una flecha azul en el medidor, si esta indica dirección ¿Qué tipo de magnitud es la velocidad? R// Es una magnitud vectorial, ya que tiene una magnitud y dirección

5. Cl Clic ic en en rein reinic icia iarr todo todo.. 6. Levante Levante el tubo tubo de la derecha derecha hasta hasta la parte parte más más alta posibl posible, e, tómelo tómelo de la agarradera que tiene en medio.

7. Utilizando Utilizando la regla, regla, busque busque la manera manera de de determinar determinar la diferencia de altura. altura. Arrastre el medidor de presión en el boquete izquierdo.

 

8. aplique aplique la ecuaci ecuación ón de Bernoull Bernoullii para calcula calcularr la presión presión en el boquete boquete de la derecha.

 P2= P1− Dg ( h2−h1 ) m  kg 9.8 1 0  P2= m ∗ kpa− s2 ( − ) m  kg  P2=110.316 kpa−1000  ∗9.8 2 ( 1 ) m s  P2=110.316 kpa− 9800 Pa 110.316

110.316 kpa

1000

(

 ) =

1000 Pa 1 Kpa

110316 Pa

 P2=110316 P a −9800  Pa=100516  Pa 1 00 00516 516 P a

(

  1 Kpa 1000 Pa

)=

100.51 Kp a

9. una vez obteni obtenido do el valor valor de P2 arrastre arrastre el medidor medidor de presión presión y corrobore corrobore la respuesta que obtuvo matemáticamente.

VI. CONCLUSIONES  Aprendimos que puede puede variar las velocidad velocidades es de los fluidos al tener diámetros diámetros diferentes y el mismo caudal  Aunque la altura varía en el ducto la velocidad de los fluidos se mantiene  Al disminuir el diámetro de un ducto ducto la presión aumenta y por tanto la velocidad del fluido. depende de la densidad de ambos cuerpos. La flotación