PRINCIPIO DE PASCAL: VASOS COMUNICANTES Y PARADOJA HIDROSTATICA.

OBJETIVOS

Demostrar que el comportamiento de un fluido depende de su estado dinámico ya sea estacionario o en movimiento.

Comprobar el Principio de Pascal donde dice que la presión en cualquier punto a la misma altura es igual.

Demostrar que la altura de un líquido estático comunicado con más recipientes expuestos a la presión atmosférica es horizontal y no depende de la forma de los recipientes.

Demostrar que la magnitud de la presión es únicamente dependiente de la profundidad y no depende del volumen y el recipiente en que lo contenga.

DESCRIPCIÓN DE INSTALACIÓN:

. Fluido de comportamiento newtoniano: Es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo contra su tasa de deformación es lineal.

Fue denominado por Isaac Newton desde que lo describiera como flujo viscoso. En este tipo de fluido la viscosidad puede considerarse constante en el tiempo y sólo depende de la temperatura.

El fluido newtoniano carece de propiedades elásticas, es incompresible, isotrópico e irreal; aunque muchos fluidos reales ofrecen un comportamiento similar al newtoniano dentro de un rango de gradientes. Ejemplo el agua.

. Tubos de vidrio comunicados en diferentes formas, diámetros, y posición de ángulo con respecto a la horizontal.

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Mangueras plásticas, válvulas y recipientes.

. Aparato de pascal: Permite demostrar el principio de Pascal, La presión de un fluido incompresible es función directa de la profundidad y que no depende de la forma del recipiente

Incluye tres recipientes con distintas formas (cilíndrica, cónica y cónica invertida) cuya bases son tres diafragmas flexibles idénticos.

El diafragma se apoya sobre el brazo de una balanza, con la que se mide la fuerza de restauración que hay que ejercer para contrarrestar el efecto de la presión.

Las mediciones de altura de líquido son facilitadas por un fiel de altura ajustable.

. Diferentes recipientes de vidrio, variando sus formas.

. Varios pesos.

. Calibrador: es un instrumento de precisión usado para medir pequeñas longitudes, medidas de diámetros externos e internos y profundidades. Consiste en una escala base graduada en milímetros

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Termómetro:

DESARROLLO DEL EXPERIMENTO:

Procedimiento vasos comunicantes:

Se dispone de un sistema de tubos de vidrio intercomunicados en diferentes formas abiertos a la atmosfera.

. Se verifica que todas las válvulas estén cerradas.

. Abrir solo las válvulas donde el fluido pueda pasar al sistema de vasos comunicantes.

. Observar que el nivel de los 3 vasos comunicantes sea el mismo y coincida con el recipiente.

. Repetición de los pasos anteriores pero ahora con diferente cantidad de agua hasta volver a observar que el nivel coincida en cada uno de los vasos y recipientes, sin ser afectada por su forma o ángulo con respecto a la horizontal.

.Se abre la válvula que permita el paso continuo del fluido.

.Observar que el nivel de de los vasos intercomunicados ya no es el mismo, siendo menor el nivel menor al anterior y mayor a vaso siguiente.

Segunda parte: aparato de pascal

Se hace la utilización del aparato de pascal con diferentes recipientes y pesos.

. Acoplar un recipiente en el aparato de pascal y suministrar agua hasta alcanzar un nivel indicado que va ser constante.

.Colocar una masa sobre el plato de la balanza.

.Moviendo el eje de la balanza encontrar el punto de equilibrio donde la membrana toque con toda la superficie del área determinada.

.Determinar con la ayuda del calibrador la distancia que se necesita para que la balanza del aparto de pascal este en equilibrio.

.Repetir los pasos anteriores modificando los pesos en la balanza y manteniendo constante el nivel del agua

.Con los mismo pesos y el mismo nivel del agua volver a realizar el procedimiento pero cambiando con los diferentes recipientes.

Toma de datos:

.Verificar el valor de la masa aplicada

.Determinar el diámetro del pistón.

.Definir la altura de columna de líquido que actúa sobre el pistón.

. Determinar la distancia entre en pivote de la palanca y el plato de la balanza.

Procedimiento de datos:

.Calcular el área del pistón sobre la cual actúa la columna del líquido.

.Calcular la presión ejercida por el líquido.

.Calcular la fuerza producida por la presión del agua.

.Verificar el cumplimiento de la igualdad.

.Consignar los datos de la tabla correspondiente, expresada en la unidades indicadas.

Grabación:

Lab fluidos: vasos comunicantes

Vasos Sin obstáculos, si se abre la válvula por principios de vasos comunicantes el fluidos se extenderá en todos los niveles del recipiente en condiciones estáticas.

Pascal estableció este principio y que la presión en cualquier punto a la misma altura es igual, dado el caso si un vaso comunicante estuviera cerrado el nivel del agua no subiría por la presión atmosférica (condición de equilibrio)

Cuando se abre una válvula lógicamente el nivel empieza a variar en las diferenciales altura en los vasos comunicantes, se supone que por causa del flujo ay una pérdida de energía. Al abrir la válvula ocurre un fenómeno donde el aire acumulado empieza a salir y después los niveles de altura empiezan a cambiar porque las condiciones de los fluidos en estado estacionario son diferentes cuando están en movimiento. El punto de inicio de altura ya no es el mismo, las alturas varían de una forma perpendicular donde la siguiente altura es inferior a la interior por perdida de energía ya sea rozamiento en cada uno de las partes de las tuberías. Cuando se cierra una válvula bruscamente sube el nivel más de lo normal la altura por lo tanto este fenómeno no es recomendable porque sucede una bomba de retroceso, al paso del tiempo en condiciones completamente estacionario se igualan las diferentes altura en los vasos comunicantes.

El lab es muy importante porque se puede llevar punto de altura a diferentes lugares (plomería).

Segunda parte:

En este modelo se verifica que la presión solo varía a función de la altura y no del volumen o la forma de recipiente que contenga el fluido. ( 3 recipientes)

En un recipiente identificamos una altura se la mide, el sistema esta acoplado en enlace con un pistón donde tiene una distancia donde oscila y genera un equilibrio. (L2 contante)(L1 longitud del pistón).

Los errores que se pueden cometer al obtener os datos son relativos, en el sistema los son muchos:

. Apreciar el punto exacto donde se topan la membrana con el área de superficie.

. La membrana no ocupa completamente el área del pistón.

. Errores objetivos (sentidos)

. Distancia de medición del pistón (L1).

Con diferentes números de ensayos con los mismo recipientes, pesos y variando la altura asi verificar el principio.