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INTRODUCCION:

El presente trabajo del tema de mecánica de fluidos fue experimentado con la capacidad de calcular las velocidad del fluido con gran satisfacción que el alumno lo sepa determinar. Toma como punto de partida a una observación experimental y a partir de allí desarrolla los conceptos del fluido que permiten interpretar esta observación utilizando la formulación matemática más sencilla. Todo esto lo hace con el detalle suficiente de manera que los estudiantes puedan seguir el argumento lógico con facilidad. Considero que éste es un gran aporte. Este enfoque contrasta con que enfatizan la formulación matemática y dejan al estudiante de una orientación para aplicarla a una realidad física concreta.En general, considero que este tema constituye una representación gráfica de la obra cotidiana que se ha venido desarrollando durante siglos y, por lo tanto, es un aporte muy importante para realizar obras de conductos y en general lo que es mecánica de fluidos en sus aplicaciones.

OBJATIVOS: Determinar la velocidad con la que sale el agua por un orificio de área menor de un

recipiente que contiene un fluido. Determinar el tiempo que demora en vaciarse el recipiente. Determinar el tiempo de vaciado y compárelo con el objetivo Determinar la velocidad con la que sale por el orificio y a la velocidad con la que llega

al piso. Determinar las velocidades cuando forma una parábola al llegar al piso.

FUNDAMENTO TEORICO El movimiento de un fluido real es muy compleja. Para simplificar su

discripción consideramos el comportamiento de un fluido ideal cuyas cara

Ecuación de continuidad en física, una ecuación de continuidad expresa una ley de conservación de forma matemática, ya sea de forma integral como de forma diferencial.

Conservación de la energía ECUACIÓN DE BERNOULLI Ley de conservación de la energía: la energía no

puede ser creada ni destruida, solo se transforma de un tipo en

otro. Cuando se analizan problemas de flujo en conductos,

es necesario considerar tres formas de energía: Energía de Flujo (llamada también Energía de presión

o trabajo de

flujo): Representa la cantidad de trabajo necesario para

mover el elemento de fluido a través de una cierta sección en

contra de la presión p.

EF=w .PY

Donde: w = peso del fluido, p = presión y γ = peso específico del fluido.

Energía Potencial: Debido a su elevación, la energía potencial del elemento de fluido con respecto a algún nivel de

referencia está dada por: EP=W . Z Energía Cinética: Debido a su velocidad la energía cinética del elemento de fluido es:

EK=W V 2

2.g La cantidad total de energía que posee el elemento de

fluido será la suma de las tres energías anteriores: E=EP+EK+EF

TEOREMA DE TORRICELLI La velocidad de vaciado ( o de llenado) de un estanque

depende solamente de la diferencia de elevación entre la superficie libre del

fluido y la salida donde se encuentra ubicado el orificio de descarga. Así, entre

los puntos 1 y 2:

P1

Y+Z1+

V 12

2.g=P2

Y+Z2+

V 22

2.g Si se asume los hechos que Z1 = h, Z2 = O, que el depósito es grande (v1 = 0) y

que las presiones manométricas p1 y p2 valen cero (ya que en ambos puntos el fluido está en contacto con la atmósfera, se obtiene la ecuación que Torricelli dedujo en 1643: v = √2gh……….Teorema de Torricelli Teorema de Torricelli De acuerdo al Teorema de Torricelli, la velocidad con

que un fluido se vacía desde un recipiente abierto a través

de un orificio lateral, el proporcional a la raíz cuadrada de

la altura del fluido sobre el orificio. A mayor profundidad, mayor será la velocidad de

salida del fluido a través del orificio Un comportamiento similar se observa en los flujos de agua, a alta velocidad, de un embalse. MATERIALES _ 01 Tarro de milo o nescafe grande, con un agujero en la parte inferior. _ Un soporte de 1.20m o una mesa de la misma altura. _ 01 Clavo de 0.4cm.

PROCEDIMIENTO 1._ Tape el agujero del tarro de nescafe o milo (tanque) con corcho u

otro material y luego llénelo con agua. 2._ Quítelo el corcho u otro material del recipiente y determine: ¿La velocidad con que el agua sale del tanque y la velocidad con que el

agua llega al suelo? 3._ Determine el tiempo que demora el tanque en vaciarse usando la

relación correspondiente. Usando un cronometro haga lo mismo y compare ambos resultados. Repita el procedimiento 10 veces.

Cálculo de la velocidad con lo que sale el agua del orificio el tiempo que demora en desalojar y la velocidad con lo que llega al piso: A) SIN USAR EL SOFWAR SOLO CON EL CRONOMETRO : 1.-Sabemos que la altura del tarro es h=10.5cm, altura del soporte H=1.20m Entonces la velocidad con lo sale el agua es v1=√2 gh remplazando datos: v1=√2 (9.81)(10.5)( 1

100)=1.51m /s

2.-Tiempo de vaciado: según las pruebas sale ( t t=tiempo total)

t 1=2.34 t 2=2.33 t3=2.32

t t=2.34 s+2.33 s+2.32 s

3=2.33 s

t t=2.33 s Aproximadamente 3.-La velocidad con lo llega al piso v2=√2g(H+h)

v2=√2(9.81)(1.20+10.5100

)=5.060m /s

5) USANDO EL SOFWAR PARA LAS ALTURAS: 1.-Sabemos que la altura del tarro es h=10.547cm, altura del soporte H=1.183m Entonces la velocidad con lo sale el agua es v1=√2 gh remplazando datos:

v1=√2 (9.81)(10.547)( 1100

)=1.43m /s

2.-Tiempo de vaciado: según las pruebas sale ( t t=tiempo total)

Necesitamos la las áreas del orificio mayor y el orificio menor t t=

A1

A2 √ 2Hgremplazandodatos

t t=❑

0.05 /2 √ 2(1.183)9.81

=2.18 s

t t=2.18 saproximadamente

3.-La velocidad con lo llega al piso v2=√2g(H+h) remplazando datos

v2=√2(9.81)(1.183+10.547100

)=5.027m / s

BIBLIOGRAFIA

1._ Alonso, M. y Finn, E.J.: Física, Edit. Addison Wesley Iberoamericana, México, 1995.

2._ Mckelvey, J.P.y Grotch, H: Física para Ciencias e Ingeniería, Vol. I Y II, Edit. Harla, S.A de C.V., México, 1980

3._ Serway, R.A.: Fisica, Tomo I y II, Edit. McGraw – HILL, México, 1997.

4._ Halliday, D. y Resnick, R.: física para Ciencias e Ingeniería parte I y II, Edit. Compañía editorial Continental, S.A, México, 1986.

5._ Sears, F.W.: Fundamentos de física, Vol. I y II; Mecánica, Calor y Sonido, Edit. Aguilar; Madrid, 1985.

6._ Feymann, R.P. Leighton R. y Sands, M; Fisica, Vol. I: Mecánica, Radiación y Calor, Edit. Fondo educativo Interamericano, S.A. México 1982.