UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE CIENCIAS

Laboratorio de Fenómenos Colectivos.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 5

“Fluidos”.

INTEGRANTES DEL EQUIPO: Ramirez Rodriguez Rachel Miranda Rosete A. Arturo

Camacho Castañeda J. Tonal Becerril Martínez Edwin D.

Semestre 2016 ­ 1

México, D.F. a 14 de Septiembre de 2015

Resumen

En esta práctica realizamos 10 experimentos relacionados con el principio de Bernoulli y la ecuación de continuidad. A lo largo de esta práctica realizaremos una descripción, y posteriormente, explicaremos estos 10 fenómenos. Introducción

El principio de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido que fluye a lo largo de un tubo cilíndrico. La expresión matemática de este principio, también conocida como la ecuación de Bernoulli, establece que:

ddt ( V

Emecánica + P) = 0 I.e. que de la suma de la presión más el producto de la energía mecánica por la densidad del fluido es igual a una constante. Para poder aplicar este principio debemos vigilar algunas cosas en nuestro sistema primero; para empezar el flujo que analizamos debe ser incompresible (densidad constante), la fricción interna del fluido debe de ser cero, el caudal debe ser constante y tenemos que estar aplicando la ecuación a lo largo de un flujo laminar. Arreglo experimental

1. El truco del vaso y la carta de poker.

Un vaso de agua con un tarjeta de acrílico encima de la boca del vaso. Posteriormente volteamos el vaso mientras sujetamos la tarjeta en su lugar para posteriormente soltarla.

2. Aspersor

Un vaso con agua en el cual ingresamos uno de los extremos del aspersor. Al otro extremo del aspersor le conectamos la boquilla de la compresora. Hacemos pasar aire por el aspersor.

3. Vela dentro de un vaso.

Colocamos un vela sobre de una caja de Petri y vaciamos agua en la caja de Petri. Posteriormente encendimos la vela y colocamos un vaso encerrandola.

4. Tubo de Venturi

De un extremo del tubo conectamos una manguera a un embudo, mientras que del otro extremo conectamos una que llevaba al drenaje. En las conexiones verticales

5. Tubo de Pitot

En uno de los extremos conectamos el tubo de pitot a la compresora, mientras que del otro extremo conectamos el manómetro. Posteriormente encendimos la compresora.

6. Carros con fluido Colocamos una esfera de plástico dentro de un recipiente transparente con ruedas. Con ayuda de una pesa y una polea sometimos al carrito a una aceleración constante y observamos que sucedía con la pelota si el carrito estaba lleno de agua o de aire.

7. Vaporímetro

Evaporamos agua dentro de un vaporímetro y lo retiramos de la parrilla. Acto seguido sumergimos una manguera conectada a la entrada del vaporímetro dentro de un vaso con agua y observamos.

8. Esferas que penden.

Colgamos dos esferas de poca masa del techo, una a aproximadamente 3 centímetros de la otra y con ayuda de una compresora, pasamos aire por entre las dos esferas.

9. Hemisferios de Magdemburg.

Los hemisferios de Magdembug consisten en dos semi­esferas, de las cuales una tiene una válvula de paso. Al juntarlas, si la válvula está abierta, se puede sacar el aire de entre ellas; volver a cerrar la llave causará que generemos vacío en el interior.

10. Bomba de vacío.

Para el último de los casos, el arreglo experimental consistió en una campana de cristal, en cuyo interior colocamos un vaso de precipitado con agua y un globo inflado con aire. Posteriormente utilizamos una bomba para extraer el aire de dentro de la campana y observar qué sucede con el vaso y el globo.

Análisis de los experimentos

1. El truco del vaso y la carta de poker.

Una vez que se voltea el vaso, la parte inferior de la tarjeta de plástico sentirá la presión de la atmósfera terrestre. La fuerza producto de esta presión será mayor que el peso combinado de la tarjeta y el agua dentro del vaso, por lo que la fuerza resultante será ascendente.

2. Aspersor Al momento de hacer pasar aire con velocidad por uno de los tubos del aspersor generamos una menor presión (principio de Bernoulli) en la boca del segundo tubo. Esta diferencia de

3. Vela dentro de un vaso

La vela encendida dentro del vaso es una fuente de calor, por lo que causa un aumento del volumen del aire contenido dentro del vaso y algún de este aire saldrá en forma de burbujas por debajo del vaso. Eventualmente, el al interior del vaso se agotará, apagando la vela O2 y causando una contracción del aire dentro del vaso; como este ya no es el suficiente para llenar el vaso, se generará una diferencia de presiones que, eventualmente, succionará agua para compensar por la falta de aire.

4. Tubo de Venturi Dado que el flujo del agua pasa de un tubo de menor a uno de mayor sección transversal, el flujo percibe una disminución en su velocidad, que por el principio de Bernoulli, se traduce en una menor presión. Al colocar el manómetro en las dos secciones, este medirá dicha diferencia de presiones.

5. Tubo de Pitot El flujo de aire es dividido en dos secciones por el tubo de Pitot, cada una de diferentes secciones transversales, por lo que existirá una diferencia de presiones entre ambas, diferencia que es medida por el manómetro.

6. Carros con fluido En el momento en que aceleramos el carrito

7. Vaporímetro

Al saturar el interior del vaporímetro con vapor de agua expulsamos el aire que estaba ahí contenido. Una vez que retiramos al vaporímetro de la fuente de calor el vapor se condensará, causando una diferencia de presiones. Diferencia que se solventará succionando agua del vaso para compensar el déficit de volumen.

8. Esferas que penden

El flujo de aire entre las dos esferas causará, por su velocidad, una diferencia de presiones con el aire estático alrededor de las esferas, causado una fuerza resultante hacia adentro, uniendo ambas esferas.

9. Hemisferios de Magdemburg

Cuando extraemos el aire de dentro de ambos hemisferios sucederá algo similar al experimento 1, la presión atmosférica será mayor que la presión interior de los hemisferios, causando una fuerza neta hacia adentro de los hemisferios, manteniéndolos unidos.

10. Bomba de vacío

Al encender la bomba y sacar el aire reducimos la presión que se ejerce sobre el globo y el vaso de agua. El globo se expandirá, pues la presión del aire a su interior es mayor que dentro de la campana. Mientras que el agua empezará a “hervir”, pues al disminuir la presión atmosférica a nivel local, las moléculas necesitan una menor energía para escapar a de las interacciones inter­moleculares en la superficie del líquido. Al ser las moléculas más energéticas las que escapan, la temperatura empírica del líquido disminuirá, por lo que esta agua será fría al tacto.

Referencias

Resnik, Halladay & Krane. Física: Vol. 1. C.E. Continental. 4ta edición, 12nda reimpresión. 2001. México D.F.

Oda Noda, Berta. Introducción al análisis gráfico de datos experimentales. Prensa de Ciencias, Facultad de Ciencias, UNAM.