Laboratorio 11Hidrodinámica

(Solución)

Objetivos:

Dr. Willy H. GerberInstituto de Fisica

Universidad AustralValdivia, Chile

Aplicar los conceptos de hidrodinámica.

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Guía

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1. Fuerza de Stokes

Ayuda:

- obtenga la ecuación de la fuerza gravitacional sobre la bolita en función de la densidad del vidrio (analítico)- obtenga la ecuación del empuje del liquido sobre la bolita (analítico)- obtenga la ecuación de la fuerza de resistencia- obtenga la fuerza total (analítico)- mida la velocidad en tres segmentos iguales de la probeta (medición)- escoja aquel segmento en que la velocidad no varia (análisis)- aplique para este caso la ecuación de la fuerza total para calcular la viscosidad del liquido (calculo). Asuma:

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2. Establecer la ecuación de vaciado del estanque

Ayuda:

- escriba la ecuación de Bernoulli en la superficie del estanque (analítica) - escriba la ecuación de Bernoulli a la altura de la salida (analítica) - escriba la ecuación de Bernoulli en el orificio de salida (interior) (analítica) - escriba la ecuación de continuidad entre la superficie y la altura del orificio (analítica)- escriba la ecuación de continuidad entre la altura del orificio y el orificio mismo (analítica)- obtenga la ecuación de velocidad en la parte superior en función de la del orificio (analítica) - obtenga la ecuación de velocidad media en el orificio en función de la altura de la columna (analítica)

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3. Calcular

Ayuda:

- obtenga la ecuación de velocidad en el orificio para el caso que el radio de la columna fuese infinito (ley de Torrichelli) (analítica) - obtenga la ecuación de la altura sobre la que trabajará (calculo)- derive la ecuación para obtener la velocidad (analítica)- obtenga las constantes A, B y C de las ecuaciones derivadas anteriormente (analítica)- grafique la curva de altura vs tiempo (calculo)- grafique la curva de la velocidad en la columna vs tiempo (calculo)- grafique la curva de la velocidad en el orificio vs tiempo (calculo)- ¿en que rango esta el numero de Reynold en la columna? ¿Que significa esto? (calculo)- ¿en que rango esta el numero de Reynold en el orificio? ¿Que significa esto? (calculo)

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Ecuación medida:

Tiempo [s]

Prof

undi

dad

[m]

Velo

cida

d [m

/s]

Tiempo [s]

Re=5246Re=179Re=119 Re=3507