FLUIDOS

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPELEXTENSION LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE ENERGIA Y MECANICAINGENIERIA PETROQUIMICA

NOMBRE: RAFAEL EDUARDO SANCHEZ MORALESSEMESTRE: FISICA II PETROQUIMICATEMA: INFORME DE LABORATORIO EN CASA CON EL TEMA HIDRODINAMICA PRACTICA 2FECHA: 27/11/14NRC: 2475

TEMA: TEROEMA DE TORRICELLI DE LA HIDRODINAMICA.OBJETIVO GENERAL

1. COMPROBAR LA TEORIA DE TORRICELLI EN LOS LIQUIDOS EN MOVIMIENTO “LA VELOCIDAD DE SALIDA DE UN LIQUIDO INDEPENDIETEMENTE DEL PLANO EN QUE SE ENCUENTRE ES IGUAL A √2gravedad∗altur a “.

OBJETIVO ESPECIFICOS1. DETERMINAR LA VELOCIDAD DE SALIDA DE UN LIQUIDO UBICADO A UNA DISTANCIA CONOCIDA DEL SUELO2. HACER USO DE LA CINETICA PARA CALCULAR LA VELOCIDAD DE SALIDA DEL LIQUIDO SIN TOMAR EN CUENTA LA

TEOMREMA DE TORRICELLI3. CALCULAR POR MEDIO DEL TEOREMA DE TORRICELLI LA VELOCIDAD DE SALIDA DE UN LÍQUIDO A UNA ALTURA

CONOCIDA.4. COMPARAR LAS CANTIDADES ARROJADAS POR LOS DOS METODOS Y CONCLUIR.

MATERIALES

MATERIALES DETALLE

RECIPIENTE CILINDRICO LLENO DE 1L DE AGUA, CON UN ORIFICIO A 7CM DESDE EL INFERIOR.

CINTA METRICA, CINTA ADHESIVA

REGLA

CAMARA FOTOGRAFICA

MESA CON ALTURA DE 70CM DE LARGO

LABORATORIO HIDRODINAMICA RAFAEL SANCHEZ MORALES pág. 6



MARCO TEORICO

¿QUE ES LA HIDRODINAMICA?

La hidrodinámica estudia la dinámica de los líquidos.

Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:

que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a

diferencia de lo que ocurre con los gases;

se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo

para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento;

se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del

líquido en un punto es independiente del tiempo.

La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.

Daniel Bernoulli fue uno de los primeros matemáticos que realizó estudios de hidrodinámica, siendo precisamente él quien dio nombre a esta rama de la física con su obra de 1738, Hydrodynamica.

CON QUE TIPO DE FLUIDOS ES NUESTRO CASO DE ESTUDIO?

Se denomina fluido ideal a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad definitoria es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un sólido deformable, donde sí hay fuerzas restitutivas).

Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre si por fuerzas cohesivas débiles y las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases. En el cambio de forma de un fluido la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente fluyen. Los líquidos toman la forma del recipiente que los aloja, manteniendo su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propias. Las moléculas no cohesionadas se deslizan en los líquidos, y se mueven con libertad en los gases. Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases, siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).

PRINCIPIO DE TORRICELLI

El teorema de Torricelli o principio de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad.

La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio.

Matemáticamente:




donde:

es la velocidad teórica del líquido a la salida del orificio

es la velocidad de aproximación o inicial.

es la distancia desde la superficie del líquido al centro del orificio.

es la aceleración de la gravedad

Para velocidades de aproximación bajas, la mayoría de los casos, la expresión anterior se transforma en:

donde:

es la velocidad real media del líquido a la salida del orificio

es el coeficiente de velocidad. Para cálculos preliminares en aberturas de pared delgada puede admitirse

0,95 en el caso más desfavorable.

tomando =1

PROCEDIMIENTO:

1. Hacer un orificio en la botella a 7cm. Desde su pate inferior, por aquel orificio verterá el liquido

2. Ubicar y estabilizar una meza ubicando al ras de la misma la botella con líquido, tomar la distancia desde el orificio de la botella al piso

3. Retirar el tapón que cubre el orificio y dejar salir el agua (1000ml).




4. Con la ayuda de la cinta métrica y la regla definir el mayor alcance del chorro en cm.

5. Calcular a velocidad de salida valiéndose de las ecuaciones de cinemática y comprobarla con el teorema de Torricelli √2∗gravedad∗altura.

6. Medir dos alturas diferentes en la botella y señalarlas con cinta adhesiva, con la ayuda de la ecuación: Volumen = área *altura calcular el volumen presente de líquido a cierta altura.

7. Repetir los pasos 3,4,5 con los volúmenes calculados previamente en el paso 6.8. Anotar los datos obtenidos en la siguiente tabla de datos.




CALCULOS

RADIO DE LA BOTELLA ALTURA DE LA BOTELLA AREA VOLUMENRadio=10cm. 25cm. 3.1416*(0.1)*(0.1) 3.1416*(0.1)*(0.1)*0.25

Radio = 8.59cm. 20C. 3.1416*(0.0859)*(0.0859) 3.1416*(0.0859)*(0.0859)*0.20Radio = 8.27cm. 14C. 3.1416*(0.0827)*(0.0827) 3.1416*(0.0827)*(0.0827)*0.14

ALTURA DE LA BOTELLA VELOCIDAD TEOREMA TORRICELLI √2 (g )h25cm.

Considerar los 70 cm de altura de la mesa √2 (9.8 )( (70+25cm )100 )

20cm.Considerar los 70 cm de altura de la mesa √2 (9.8 )( (70+20cm )

100 )14cm.

Considerar los 70 cm de altura de la mesa √2 (9.8 )( (70+20cm )100 )

ALCANCE VELOCIDAD CINEMATICAvf 2=vo2+2g (d)

50 cm. √2 (9.8 )( 50cm100 )20cm. √2 (9.8 )( (20cm )

100 )14cm. √2 (9.8 )( (14cm )

100 )

TABLA DE DATOS:

RADIO DE LA BOTELLA ALTURA DE LA BOTELLA AREA VOLUMENRadio=10cm. 25cm. 0,0314m^2 0,00785m^3

Radio = 8.59cm. 20cm. 0,02318 m^2 0,004636 m^3Radio = 8.27cm. 14cm. 0,02148 m^2 0,003 m^3

:ALTURA DE LA BOTELLA ALCANCE cm.

25cm. 50cm.20cm. 20cm.14cm. 14cm.

ALTURA DE LA BOTELLA VELOCIDAD TEOREMA TORRICELLI25cm. 1,3645 m/seg^220cm. 1,3281 m/seg^214cm. 1,283 m/seg^2




ALTURA DE LA BOTELLA VELOCIDAD CINEMATICA25cm. 2,2135 m/seg^220cm. 1,9798 m/seg^214cm. 1,6565 m/seg^2

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESGracias a la práctica de laboratorio se puede concluir que las velocidades calculadas por medio del teorema de Torricelli y por medio de cinemática tienen cierta similitud lo que corrobora que cumplirían en condiciones ideales una lectura igual en los dos métodos.

Así pues se concluye que al utilizar el teorema de Torricelli se obtiene como velocidad máxima 1,3645 m/seg^2 y al utilizar cinemática una velocidad máxima de 2,2135 m/seg^2. Esta diferencia de velocidad se debe exclusivamente a la toma de datos con cierta imprecisión debido a que no se manejan condiciones ideales que se podrían mantener en un laboratorio.

Así se corrobora que si existiere condiciones ideales( no perdida de volumen, medida de precisión en la toma) el valor calculado por el teorema de Torricelli coincide con el valor arrojado por cinemática.

BIBLIOGRAFIA

Acerca de Fluido ideal información extraída de: https://es.wikipedia.org/wiki/Fluido modificada por última vez el 4 de nov 2014 y extraída por Rafael Sánchez el 26/11/2014Acerca de Hidrodinámica información extraída de: https://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1mica modificada por última vez el 2 de oct 2014 y extraída por Rafael Sánchez el 26/11/2014Acerca de Hidrodinámica información extraída de: https://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Torricellimodificada por última vez el 27 de oct 2014 y extraída por Rafael Sánchez el 26/11/2014


https://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Torricelli

https://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1mica

https://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

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