CBTIS 243

NOMBRE DELA ALUMNA:

DULCE ESTRELLA JUAREZ SANCHEZ

NOMBRE DEL FACILITADOR DE LA MATERIA:

MAUGRO JOSEIM GOMEZ

NOMBRE DE LA MATERIA

FISICA II

ESPECIALIDAD:

ENFERMERIA GENERAL

TEMA DEL TRABAJO:

INVESTIGACION

FECHA DE ENTREGA:

28/10/15

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN……………………………………………………….. pág. 4

DESARROLLO……………………………………………….. …………Pág. 5-11

CONCLUSION……………………………………………………………pág. 12

REFERENCIAS CONSULTADAS…………………………………….. pág. 13

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OBJETIVOS

Entender de lo que se trata cada concepto para un mejor entendimiento en la práctica de la física como también llevarlo a la práctica realizando ejercicios.

Ampliar mis conocimientos mediante la investigación.

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INTRODUCCIÓN

En la realización de esta investigación veré cada uno de los conceptos de hidrodinámica, gasto volumétrico, ecuación de continuidad, abordando dos teoremas fundamentales, los cuales hacen referencia a la hidrodinámica; Se trata del Teorema de Bernoulli y el Teorema Torricelli, en dichos teoremas se explica el comportamiento de los fluidos que me ayudaran a la mejor compresión en clases y del desarrollo de ejercicios en clases.

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DESARROLLO

HIDRODINAMICA.

Es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello considera entre otras cosas la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del líquido.

En el estudio de la hidrodinámica, el teorema de Bernoulli, que trata de la ley de la conservación de la energía, es de primordial importancia, pues señala que la suma de las energías cinética, potencial y de presión de un líquido en movimiento en un punto determinado es igual a la de otro punto cualquiera.

La hidrodinámica investiga fundamentalmente a los fluidos incompresibles, es decir, a los líquidos, pues su densidad prácticamente no varía cuando cambia la presión ejercida sobre ellos.

Cuando un fluido se encuentra en movimiento una capa se resiste al movimiento de otra capa que se encuentra paralela y adyacente a ella; a esta resistencia se le llama viscosidad.

Para que un fluido como el agua el petróleo o la gasolina fluyan por una tubería desde una fuente de abastecimiento, hasta los lugares de consumo, es necesario utilizar bombas ya que sin ellas las fuerzas que se oponen al desplazamiento ente las distintas capas de fluido lo impedirán.

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GASTO VOLUMÉTRICO

El flujo volumétrico es la determinación del flujo medido y expresado en unidades de volumen, en comparación con el flujo de masa que se mide y se expresa en unidades de peso. Las mediciones de flujo volumétrico y las mediciones de flujo de masa se aplican tanto a los sistemas de flujo de líquido que fluye o sistemas de gas. Cada tipo trae consigo consideraciones especiales con el fin de hacer la expresión de las unidades de flujo comprensibles y coherentes para todos los implicados. Esto se debe a que en muchos casos, la expresión de flujo volumétrico se refiere a una transacción o compra comercial y todas las partes deben estar hablando el mismo idioma.

TEOREMA DE BERNOULLI

A través de este teorema podemos encontrar la energía mecánica total de un fluido en movimiento, esta se refiere a la energía cinética, con la energía potencial y la energía de presión, todo esto lo podemos explicar cuando nos encontramos con un tubo donde  se contiene un fluido y queremos expresar la energía mecánica de dos puntos, la presión, la velocidad y la elevación se relacionan, y para ello necesitamos la ecuación de Bernoulli que es la siguiente:

P1+ ½  ρ V12+ ρgh2 = P2 + ½ρ v2

2 + ρgh2

El Principio de Bernoulli

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una corriente de agua.

El fluido hidráulico en un sistema contiene energía en dos formas: energía cinética en virtud del peso y de la velocidad y energía potencial en forma de presión. Daniel Bernoulli, un científico Suizo demostró que en un sistema con flujos constantes, la energía es transformada cada vez que se modifica el área transversal del tubo.

El principio de Bernoulli dice que la suma de energías potencial y cinética, en los varios puntos del sistema, es constante, si el flujo sea constante. Cuando el diámetro de un tubo se modifica, la velocidad también se modifica.

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La energía cinética aumenta o disminuye. En tanto, la energía no puede ser creada ni tampoco destruida. Enseguida, el cambio en la energía cinética necesita ser compensado por la reducción o aumento de la presión.

El uso de un Venturi en el carburador de un automóvil es un ejemplo del principio de Bernoulli. En el pasaje de aire a través de la restricción la presión se disminuye. Esa reducción de presión permite que la gasolina fluya, se vaporice y se mezcle con el aire.

Aplicaciones del principio de Bernoulli

Chimenea

Las chimeneas son altas para aprovechar que la velocidad del viento es más constante y elevada a mayores alturas. Cuanto más rápidamente sopla el viento sobre la boca de una chimenea, más baja es la presión y mayor es la diferencia de presión entre la base y la boca de la chimenea, en consecuencia, los gases de combustión se extraen mejor.

Tubería

La ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad también nos dicen que si reducimos el área transversal de una tubería para que aumente la velocidad del fluido que pasa por ella, se reducirá la presión.

Natación

La aplicación dentro de este deporte se ve reflejada directamente cuando las manos del nadador cortan el agua generando una menor presión y mayor propulsión.

Carburador de automóvil

En un carburador de automóvil, la presión del aire que pasa a través del cuerpo del carburador, disminuye cuando pasa por un estrangulamiento. Al disminuir la presión, la gasolina fluye, se vaporiza y se mezcla con la corriente de aire.

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ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

En física, una ecuación de continuidad expresa una ley de conservación de forma matemática, ya sea de forma integralcomo de forma diferencial.

Ecuación de continuidad de fluidos

La ecuación de continuidad es un importante principio físico muy útil para la descripción de los fenómenos en los que participan fluidos en movimiento, es decir en la hidrodinámica. Para la formulación de la ecuación de continuidad de los fluidos se asumen un grupo de consideraciones ideales que no siempre se tienen en los fenómenos reales de movimientos de fluidos, de modo que en general, aunque la ecuación es clave para la interpretación de los fenómenos reales, los cálculos derivados de su uso serán siempre una aproximación a la realidad, sin embargo, en una buena parte de los casos con suficiente exactitud como para poder ser considerados comociertos.

Antes de entrar en el tema que nos ocupa debemos definir algunos conceptosimportantes y útiles para la comprensión:

1.- Líneas de corriente: Para muchas aplicaciones resulta conveniente considerarel flujo total del fluido en movimiento como un manojo de corrientes muy finas (infinitesimales) que fluyen paralelas. Estas corrientes, que recuerdan hilos, se conocen como líneas de corriente.

2.- Flujo laminar: Cuando las líneas de corriente de un flujo nunca se cruzan y siempre marchan paralelas se le llama flujo laminar. En el flujo laminar siempre las líneas de corriente marchan en la misma dirección que la velocidad del flujo en ese punto.

3.- Flujo turbulento: En el flujo turbulento el movimiento del fluido se tornairregular, las líneas de corriente pueden cruzarse y se producen  cambios en la magnitud y dirección de la velocidad de estas.

4.- Viscosidad: Este término se utiliza para caracterizar el grado de rozamiento interno de un fluido y está asociado con la resistencia entre dos capas adyacentes del fluido que se mueven una respecto a la otra.

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Entrando en la ecuación de continuidad

La ecuación de continuidad parte de las bases ideales siguientes:

1.- El fluido es incompresible.

2.- La temperatura del fluido no cambia.

3.- El flujo es continuo, es decir su velocidad y presión no dependen del tiempo.

4.- El flujo es laminar. No turbulento.

5.-No existe rotación dentro de la masa del fluido, es un flujo irrotacional.

6.- No existen pérdidas por rozamiento en el fluido, es decir no hay viscosidad.

Tomemos un tubo imaginario de sección variable formado por un racimo de líneas de corriente del interior de un fluido en movimiento como se muestra en la figura 1. En un intervalo pequeño de tiempo Δt, el fluido que entra por el fondo del tubo imaginario recorre una distancia Δx1 = v1 Δt siendo v1 la velocidad del fluido en esa zona. Si A1 es el área de la sección transversal de esta región, entonces la masa de fluido contenida en la parte azul del fondo es ΔM1 = ρ1A1 Δx1 = ρ1A1v1Δt, donde ρ es la densidad del fluido. De la misma forma el flujo que sale por el extremo superior del tubo imaginario en el mismo tiempo Δttiene la masa ΔM2 = ρ2A2v2Δt. Como la masa debe conservarse y debido también a que el flujoes laminar, la masa que fluye a través del fondo del tubo en la sección A1, en el tiempo Δt, será igual a la que fluye en el mismo tiempo a través de A2. Por lo tanto ΔM1 = ΔM2, o:

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Figura 1. Un fluido en movimiento con las líneas de corriente a lo largo de un tubo

imaginario de sección variable.

ρ1A1v1Δt = ρ2A2v2Δt    (ecuación 1)

Si dividimos por Δt tenemos que: 

ρ1A1v1 = ρ2A2v2   (ecuación 2) 

La ecuación 2 se conoce como ecuación de continuidad.

Como hemos considerado que el fluido es incompresible entonces ρ1 = ρ2 y la ecuación de continuidad se reduce a:

 A1v1 = A2v2

Es decir, el área de la sección transversal de un tubo, multiplicada por la velocidad del fluido es constante a todo lo largo del tubo. El producto Av, que tiene las dimensiones de volumen por unidad de tiempo seconoce como caudal.

EL TEOREMA 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. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. "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":

Dónde:

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Es la velocidad teórica del líquido a la salida del orificioes la velocidad de aproximación.Es la distancia desde la superficie del líquido al centro del orificio.Es la aceleración de la gravedadPara velocidades de aproximación bajas, la mayoría de los casos, la expresión

Anterior se transforma en:

Dónde:

Es la velocidad real media del líquido a la salida del orificioes el coeficiente de velocidad. Para cálculos preliminares en aberturas de pared delgada puede admitirse 0.95 en el caso más desfavorable.tomando =1

Experimentalmente se ha comprobado que la velocidad media de un chorro de un orificio de pared delgada, es un poco menor que la ideal, debido a la viscosidad del fluido y otros factores tales como la tensión superficial, de ahí el significado de este coeficiente de velocidad.

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CONCLUSIONES

Aprendí que la hidrodinámica estudia la dinámica de fluidos incompresibles. Como también que utilizando formulas que se derivan de los Teoremas de algunos personajes históricos en la física se puede calcular el gasto por ejemplo que es la cantidad de volumen que pasa por un con ducto en determinado tiempo, ahora pondré en práctica los nuevos conocimientos que cada concepto me dejo al leer e investigar.

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REFERENCIAS CONSULTADAS

http://es.slideshare.net/insucoppt/teorema-de-bernoulli-y-aplicaciones

http://rabfis15.uco.es/MecFluidos/Programa/Untitled-19.htm

http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/leyes-de-newton/principio-de-bernoulli#ixzz3pQVGLrNT

http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/leyes-de-newton/principio-de-bernoulli

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

http://principio-torricelli.blogspot.mx/

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