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INSTITUTO TECNOLOGICO TEPIC

Practica 1-9 Laboratorio de ingeniería civil Materia/hidraulica Básica ICG-1019 Grupo/2B, 14:00-15:00 Alumno/ Luis Angel Plascencia Calderón Docente/ Luis Agustin Parra Mayorquin No. Control/ 13401332 Fecha de realizacion/ vie, septiembre 4, 2015

Tabla de contenido

Introducción En un cuerpo fisicamente homogeneo existen volumenes y masas de dichos volumenes. Esta constante de proporcionalidad se le conoce como densidad. Se define como la masa de unidad de volumen. En el caso de cuerpos no homogéneos debemos definir una densidad puntual o hablar de densidad media. Esta propiedad de la materia, que la caracteriza en cualquiera de los estados en que se presenta, es fácil de determinar en el laboratorio de forma sencilla, sobre todo en el caso de cuerpos sólidos.

Densidad de materiales Objetivo especifico: El objetivo de esta practica de laboratorio, es obtener la densidad del agua, asi como la densidad de distintos materiales solidos, para saber si son capaces de flotar sobre el agua. Si el agua tiene mayor densidad que la de un material solido, entonces este solido flotara sobre el agua. La masa por unidad de volumen, recibe el nombre de densidad.

Marco teorico La determinqación de la densidad de un cuerpo sólido, puede ser sencilla si su forma geometrica se presenta de forma regular. De tal forma que resulta fácil encontrar el volumen de dicho solido, para así obtener su densidad. En este caso, determinaremos su peso por medio de una bascula, un vernier para medir radios, alturas y anchuras de los solidos, para la obtención de sus volúmenes. Y asi tener los datos necesarios para la determinación de su densidad. También puede determinarse la densidad de un sólido utilizando el Principio fundamental de Principio de Arquímedes, que dice: “Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba, igual al peso del fluido desalojado por dicho cuerpo”. Y se expresa como: Peso cuerpo sumergido en el fluido = Peso cuerpo en aire – F empuje…..(1) Para el agua, con una densidad de 1 g /cm3, esto nos proporciona un método para determinar el volumen de un cuerpo sólido aun cuando no tenga una forma geométrica definida, así como su densidad. Según el Principio de Arquímedes, F empuje = (Volumen del cuerpo) x (Densidad del agua x g)…(2) Combinando la ecuación (1) y (2) se puede obtener el volumen de un cuerpo. La fórmula de la densidad:

D=

m v

Material; -Cubeta con agua -Aluminio -Vidrio -Madera -Esfera de hule -Esfera de vidrio -Varilla ½’’ -Cubo de concreto -Cilindro de concreto -Cubo cantera -Esfera de unicel -Cera -Cobre -Bascula -Vernier (pie de rey)

Metodología Se determinará la densidad de los materiales requeridos por medios de calculos obtenidos en el laboratorio. Para obtener el peso de cada meterial es necesario usar la bascula bien calibrada. Para obtener la altura, anchura, radio de cada material; es necesario usar el vernier. Una vez obtenido estos datos se procede a calcular el volumen de cada solido para poder usar la formula

D=M /V

Ya calculado su densidad, se compara la densidad de cada solido con la densidad del agua. Si alguna densidad de estos solidos, es menor que la densidad del agua; se hace la prueba colocando el solido sobre el agua. El solido debe flotar si su densidad es menor que el agua. Y se debe ir a lo profundo del agua, si la densidad del solido es mayor que la del agua.

Calculo y presentación de resultados Material Aluminio

Longitu d 10.2

Ancho

Grosor

7.85

2.5

Vela de cera Cobre Vacio Madera

3.85 3.15 1.75 16

3.15 4.55

0.05 2.3

Vidrio Esfera de vidrio Esfera de hule Madera Varilla ½’’ Esfera Unicel

3.7

10

.06

Diamet ro

3.7 3.2

1.6 2.5 2.3 1.15 8.8

19.8

Cubo de concreto Cubo cantera

9.2

9.5

9

9.7

10.3

10.5

Cilindro de concreto

30

15

Volume n 200.17 5 41.396 25.334 0.276 156.97 5 2.220 1.206

Peso

Densidad

539

2.693

38 190

0.918 7.582

85

0.541

204 6

91.892 4.974

4.602 3.583 20.566 200.71 1 786.60 0 1049.0 55 5301.4 50

12 4 197 9

2.608 1.116 9.579 0.045

14575

1.875

1757

1.675

11545

2.178

Analisis de resultados y conclusiones En conclusion podemos decir que el agua al tener cierta densidad, es capaz de hacer flotar a un solido siempre y cuando el solido tenga menor densidad que el agua. Si el solido tiene mayor densidad que el agua, este solido tenderá a undirse.

Bibliografía • http://www.bearwoodphysics.com/l6experiment1.1.htm • http://www.sciencebyjones.com/density_of_solids.htm • http://www.capital.net/com/vcl/blurb/density.htm • http://www.wnet.org/wnetschool/software/buoyancy/index.html • http://feynman.bgsu.edu/physics/phy101/expt.101.09/ • http://www.nv.cc.va.us/alexandria/science/Density00.htm • http://www.geocities.com/terryboan/schd51/E03_density51.htm • http://www.ivygreen.ctc.edu/knutsen/chem140/measdens.html

Redacción y Granátical Este reporte se escribe por la necesidad de dejar claro la practica hecha en laboratorio. Tambien se escribe con la finalidad de demostrarle al profesor que la practica quedo bien entendida. Se escribe sobre la densidad de solidos con la finalidad de saber si los solidos presentados son mas densos que el agua.

Angulo de contacti por escuadras y regresión númerica

Introducción En esta practica analizamos el angulo de contacto que tienen dos escuadras de plastico con el agua. Es de sumo interes para nosotro como alumnos, estudiar este fenomeno que ocurre al mojar las escuadras pegadas, luego de ser separadas desde su angulo de 90. Es una practica sencilla y rapida, pero el estudio de este fenomeno resulta ser muy atractivo. Ya que utilizaremos algunos métodos matemáticos para poder dibujar la grafica que forma este fenomeno en el plano x,y. esperamos resulte de sumo interes al lector, y motive a la realización de esta practica sencilla.

Objetivo: Observar el fenomeno que hacen las escuadras al para posteriormente graficarlo matematicamente y encontrar las constantes de esa función por medio de matrices. Marco Teorico; La resolución del angulo de contacto, puede resultar ser mas sencilla, si se platea matematicamente en el plano bidimensional. Por esa razón la fugura que resulte al mojar las escuadras y separarlo de su angulo de 90; representarémos esa figura como una función f(x). Posteriormente utilizaremos matrices con puntos conocidos para utilizar matrices.

Sea

entonces

Materiales -Cubeta con agua -Dos escuadas del mismo tamaño -Camara fotografica Metodología 

Se comienza teniendo la cubetqa con agua lista. Se toman las dos escuadras del mismo tamaño, y se unen haciendoles fuerza a compresión con las manos.



Se sumergen las escuadras con fueza a compresión



Bajo el agua se mantiene la fuerza a compresion con las escuadra y se retira del agua



Una vez fuera del agua se despegan las escuadras desde el angulo de 90 de las escuadras.



Se toma fotografía del agua que quedo unida junto con las dos escuadras.

Calculo y presentación de resultados. 3

2

2

Y =−0.135360 x +1.1560828 x −3.4207193 x + 4.2 X0 1 1 1 1

X1 0 1 2 4.4

X2 0 1 4 19.36

X3 0 1 8 85.184

R 4.2 1.8 0.9 0

P(X)= 1 1.7272727 2 0.8409090 9 0.1136363 6

0 2.5882352 9

0 0.9166666

0 0.0557041

X0 X1

1.8823529 4 0.2941177 6

1.125

-0.0835515

X2

0.2083333

0.0278520 5

X3

4.2 3.4207121 9 1.1560828 9 0.1353609 6

X 0 1 2

4. 4

Y 4. 2 1. 8 0. 9 0

Conclusion Resultó ser una practica sencilla y rapida. Pero es muy interesante darse cuenta como es que las matematicas tienen aplicación en lo practico. Ya que por medio de las matrices pudimos encontrar puntos en los que nuestra función se corta en el plano bidimensional.

Redacción y gramatica Este texto se escribe con el fin de comprender teoricamente la practica hecha en laboratorio. Asi como un buen analisis de datos para la obtensión de resultados. Todo lo escrito en esta practica ha sido inspirada por lo hecho en el laboratorio, con el fin de que el lector pueda comprender claramente los pasos para la realización de esta practica.

Capilaridad de tubos por Ley de jurin

Introducción La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar. Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad. Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa. Ley de Jurin.- La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de líquido y la fuerza de ascensión por capilaridad.

Objetivo

Comprobar que si el capilar está obstruido con un poco de líquido o por otra razón, no se produce el ascenso del líquido. Marco teórico La causa de la ascensión de la savia bruta (Líquido que circula por los vasos conductores de las plantas y que está formado por agua y compuestos nutrientes) es explicada por la acción de cuatro factores: - La presión osmótica, que empieza en la raíz y empuja a la savia hacia arriba. - La capilaridad que es un fenómeno físico que consiste en la subida espontánea de un líquido a través de tubos de poco diámetro. - La evaporación, que se realiza en las hojas, produciendo un vacío que tiende a ser llenado por la savia ascendente. - La imbibición que consiste en la dispersión de las moléculas de agua en la membrana celular, de forma parecida a como se empaparía un trozo de tela cuyo extremo está en contacto con un líquido.

Tubos capilares son aquellos cuyo diámetro interior es comparable al de un cabello. La Capilaridades el fenómeno por el cual los líquidos suben o bajan en los tubos capilares, siendo mayor el ascenso o descenso cuanto más fino es el tubo capilar, y prácticamente nula cuando el diámetro del tubo es mayor de 3 mm. Encontraremos la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna del liquido y la fuerza de ascensión por capilaridad con

= tensión superficial interfacial (N/m) θ = ángulo de contacto ρ = densidad del líquido (kg/m³) g = aceleración debida a la gravedad (m/s²) r = radio del tubo (m)

Materiales -3 popotes de distinto tamaño -agua -vernier -cámara fotográfica Metodología Se toman los 3 popotes y se mide el diámetro de cada popote con el vernier o una regla. Se hunden a la mitad de cada popote en el agua haciendo presión en el extremo superior de cada popote. Se sacan del agua y se observa la capilaridad de los tres popotes Conclusiones Se puede observar que mientras menos diámetro tenga el tubo, más tensión superficial tendrá dicho tubo. Redacción gramatical Esta práctica es muy importante para nosotros como alumnos de la carrera de ingeniería civil, porque nos ayuda a analizar el comportamiento de un fenómeno capilar. Que es posible que se pueda presentar en la construcción de pavimentos de carretera, en la contracción de suelos, en la filtración del núcleo impermeable de una presa, etc. En este escrito se le demuestra al lector de la maneras más sencilla y explicita; como llevar lo teórico a lo tangible Bibliografía

Tensión superficial por anillo de Du nouy   



Para comenzar el dinamómetro debe marcar cero en seguida se coloca el anillo en el dinamómetro con el que se harán las medidas para ver lo que pesa en el aire. Se procede a hacer la medida de la tensión superficial en el agua, sumergiendo el anillo en el agua, detectando el peso al que el anillo sale del agua El dinamómetro hará una oscilación brusca debido a la tensión superficial

La tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y gas.

Viscosidad dinámica por esferas de varios líquidos

Introducción

Objetivos

 

Medir la viscosidad del fluido. Analizar como varia la viscosidad del fluido al cambiar de fluido.

Marco teórico El fluido se define fluido como una sustancia que se deforma continuamente bajo la acción de un esfuerzo de corte, por tanto, en ausencia de este, no habrá deformación. Los fluidos pueden clasificarse de manera general de acuerdo con la relación entre el esfuerzo de corte aplicado y la relación de deformación.

Consideremos un elemento de fluido entre dos placas paralelas infinitas. La placa superior se mueve a una velocidad constante, du, bajo la influencia de una fuerza aplicada constante, dFx. El esfuerzo de corte tyxaplicado al elemento de fluido está dado por: tyx= limdAy-->0 dFx/dAy = dFx/dAy (1) Materiales -Probeta graduada -Aceite de motor -Shampoo -Detergente -Canica de hule -Canica de vidrio -Vernier

Metodología;  Se comienza obteniendo la densidad de las canicas, así como también la densidad de los fluidos. Para así calcular su viscosidad promedio  Se debe asegurar que al penetrar la esfera en el fluido, no produzca burbujas que afecten el resultado del experimento Cálculo y presentación de resultados Material Esfera de hule Esfera de cristal Shampoo Aceite de motor Fabuloso Detergente

Densidad gr/cm3 1.467 2.156 1.067 0.8933 0.98 1.027 shampoo

Datos canica de hule L= 24cm T= 50.21s Vl= 0.478 cm/s

Datos canica de cristal L= 24cm T= 18.46 s VI= 1.3 cm/s

Aceite Datos canica de hule L=32cm T=1.62 s VI=13.39 cm/s

Datos canica de cristal L=32cm T=0.75s VI=42.67 cm/s Fabuloso

Datos canica de hule L=24.5cm T=1.82 s VI=13.46cm/s

Datos canica de cristal L=24.5cm T=0.75s VI=32.67 cm/s Detergente

Datos canica de hule L=24.5cm T=17.9s VI= 1.37cm/s

Datos canica de cristal L=24.5cm T=6.86s VI=3.57cm/s