martes, 31 de marzo de 2020

ACTIVIDAD 3

Resuelve correctamente los siguientes ejercicios de Teorema de Torricelli:


Ejercicio 1.- Si se produce un agujero en la pared de una torre de depósito de 6 m por debajo de la superficie libre de agua. ¿Cuál será la velocidad con que sale el agua por el agujero?


Ejercicio 2.- Una manguera para incendios se sostiene verticalmente, ¿a qué velocidad debe salir el agua por la boquilla para que alcance una altura de 24 m?


Ejercicio 3.- ¿A qué altura debe colocarse un orificio en un recipiente, para que de él salga un líquido a una velocidad de 10 m/s?


Ejercicio 4.- Un barril de 1.5 m está lleno de agua. Determina la velocidad con que sale el agua cuando se abre una tapa inferior:


Ejercicio 5.- ¿A qué altura debe colocarse un orificio en un recipiente para que de él salga keroseno a una velocidad de 3.95 m/s?



Ejercicio 6.- En la parte inferior de un tanque de 8 m de altura se coloca un tubo de 35 mm de diámetro.
¿Cuál es el gasto que sale por el tubo si el tanque se encuentra lleno de agua?



NOTA: La fecha de entrega será el día VIERNES 03 de Abril del 2020 hasta las 23:59, enviando una fotografía de la actividad concluida con nombre del alumno y firma del tutor, al correo arcos105@hotmail.com actividad mandada después de la hora establecida se considerara como entregada fuera de tiempo y bajara su valor. En físico se revisara el primer día de clases después de la contingencia.



TEOREMA DE TORRICELLI

El teorema de Torricelli o principio de Torricelli afirma que la velocidad del líquido que sale por el orificio en la pared de un tanque o recipiente, es idéntica a la que adquiere un objeto que se deja caer libremente desde una altura igual a la de la superficie libre del líquido hasta el orificio.



La ecuación de Torricelli para calcular la velocidad del fluido en el tubo inferior es la siguiente:
Donde:
v = Velocidad del fluido m/s

g = Gravedad 9.8 m/s2

h = Es la distancia que hay desde la superficie sobre el líquido hasta el orificio en m

Una aplicación del principio de Bernoulli es cuando se desea conocer la velocidad de salida de un líquido a través de un orificio de un recipiente. Considerando que es un recipiente muy grande y abierto, además haciendo las consideraciones siguientes:

1. La presión en la superficie libre del líquido es igual a la presión atmosférica.
2. La velocidad es despreciable si la comparamos con la salida del líquido por el orificio, por lo que se puede eliminar la energía cinética de la ecuación de Bernoulli en este punto.
3. La profundidad, es decir, h, es la distancia que hay desde la superficie sobre el líquido hasta el orificio.

4. En el orificio, la altura es h = 0, y la presión es igual a la atmosférica.



Aplicando la ecuación de Bernoulli:
























martes, 24 de marzo de 2020

ACTIVIDAD 2


Resuelve correctamente los siguientes ejercicios de ecuación de continuidad:


Ejercicio 1.- Las áreas transversales de una tubería son 0.6 m2 y 0.4 m2. Si en la parte ancha la velocidad del líquido es de 5 m/s. ¿Cuál será su velocidad en la parte angosta?

Ejercicio 2.- Por una tubería de 3.81 cm de diámetro circula agua a una velocidad de 3 m/s, en una parte de la tubería hay un estrechamiento y el diámetro es de 2.54 cm. ¿Qué velocidad llevará el agua en ese punto?

Ejercicio 3.- El agua fluye a 6 m/s por un tubo de 6 cm2 de área, pasa a otro tubo de 3 cm2 de área conectado al primero. ¿Cuál es su velocidad en el tubo pequeño?

Ejercicio 4.- Un tubo de 2.5 cm de radio se une a otro de 10 cm de radio. Si la 
velocidad en el tubo pequeño es de 6 m/s. Hallar la velocidad en el tubo grande.

Ejercicio 5.- El agua fluye a través de una manguera de hule de 2 cm de diámetro a una velocidad de 4 m/s. ¿Qué diámetro debe tener el chorro si el agua sale a 20 m/s?

Ejercicio 6.- Una manguera de jardín tiene un diámetro interior de 1.24 cm y el agua fluye a través de ella a 2.4 m/s. ¿Qué diámetro debe tener la boquilla de la manguera para que el agua emerja a 9 m/s?

Ejercicio 7.- Por un tubo de 3.7 cm de diámetro fluye agua con una velocidad de 25 cm/s si se reduce el diámetro a 1.5 cm. ¿Con qué velocidad saldrá el agua?


NOTA: La fecha de entrega será el día VIERNES 27 de marzo del 2020 hasta las 23:59, enviando una fotografía de la actividad concluida con nombre del alumno y firma del tutor, al correo arcos105@hotmail.com actividad mandada después de la hora establecida se considerara como entregada fuera de tiempo y bajara su valor. En físico se revisara el primer día de clases después de la contingencia.






Ecuación de Continuidad


Ecuación de continuidad

Cuando pasa agua o cualquier otro fluido por una tubería como la que se muestra en la figura, donde los diámetros son diferentes, el volumen del fluido que entra por un extremo tiene que ser igual al volumen del fluido que sale por el otro extremo.




Significa que el gasto de entrada es igual al de salida, es decir:


Volumenentrada = Volumensalida

Una aplicación muy sencilla del fenómeno de la continuidad se puede observar al momento que alguien riega un poco de agua a través de una manguera, ya que allí se puede apreciar como al momento de presionar la salida de la manguera (o sea se reduce el caudal por donde sale el agua), vemos como el chorro de agua sale más disparada, aquí es donde comprobamos dicho concepto. Bien, ahora es momento de poner en práctica la teoría.

Si se conocen la velocidad de entrada y de salida del fluido así como las áreas de las secciones transversales del tubo, y considerando que el tiempo en que se midió el volumen de entrada es el mismo que el del volumen de salida, entonces la ecuación anterior se convierte en:




Sistemas de unidades
Internacional
Cegesimal
G1 gasto de entrada          
m3/s
cm3/s
G2 gasto de salida
A1 área de entrada             
m2
cm2
A2 área de salida
v1 velocidad inicial             
m/s
cm/s
v2 velocidad de salida







HIDRODINÁMICA


La hidrodinámica es la parte de la mecánica de fluidos cuyo propósito es el estudio de los fluidos en movimiento. En pocas palabras, estudia el comportamiento del agua en movimiento.
Para facilitar la comprensión del estudio de los fluidos en movimiento debemos considerar que los fluidos son ideales, es decir, que poseen las siguientes características:

Incompresible. La densidad es constante y uniforme.

Flujo constante. La velocidad no cambia con el tiempo, aunque puede ser diferente en distintos puntos. Ejemplo: la corriente de un río.

No viscoso. Sin fricción. Las fuerzas son conservativas.

Irrotacional. Las partículas sólo tienen movimiento de traslación.

Al fluir un líquido a través de una tubería es común hablar de gasto.

El gasto o caudal es el volumen de fluido que pasa por unidad de tiempo en una sección de conducto.




El gasto se expresa con la fórmula:

G =
      t

El gasto también puede calcularse si se conoce la velocidad que lleva el líquido y la sección transversal de la tubería, recordemos que el volumen lo podemos expresar en función de V = A h. Considerando que la altura se puede expresar como una distancia y sustituyendo el volumen en función del área (A) y la distancia (d), se obtiene lo siguiente:

                               G = Ad                v = d                  G = Av
                                      t                        t


Sistemas de unidades           
Internacional
Cegesimal
Inglés
G Gasto
m3/s
Cm3/s
ft3/s
t Tiempo
s
s
s
V Volumen
m3
cm3
ft3
A Área
m2
cm2
ft2
v Velocidad
m/s
cm/s
ft/s

El flujo es la cantidad de fluido que atraviesa una sección transversal de un ducto en una unidad de tiempo y se expresa como:


f = m
      t 

Si expresamos la masa en función a la densidad, es decir:


m = ρ V 


Sustituyendo en la expresión del flujo:



f = ρ V 
    t

A partir de esta expresión podemos expresar el flujo en función del gasto V


G = V
     t



f = G ρ 








LEY DE COULOMB

Ley de Coulomb En 1748, el científico francés Charles Coulomb desarrolló un dispositivo denominado péndulo de torsión con el fin de invest...