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Escuela Superior Politécnica del Litoral Instituto de ciencias Físicas Curso Nivel 200-I 2009-2008

Laboratorio de Física B Práctica Nº: 4 Titulo: Elasticidad Nombre: Carlos Patricio Duran Salazar Fecha: Lunes Paralelo: 5 Profesor: Ing. Bolívar Flores Objetivos: 

Analizar las aplicaciones de fluidos en movimiento.

Resumen: El concepto de hidrodinámica o dinámica de fluidos se define el estudio de los fluidos en movimiento .Por medio de esta experiencia busca analizar el movimiento de los fluidos que ocurren en ciertos materiales considerando al aire y agua para hallar el modulo de Young un cuerpo a partir de las diferentes deflexiones a medida que la fuerza va aumentando, mediante un experimento realizado en el laboratorio de física B algunos de los materiales que definiremos a continuación.

Introducción: Marco Teórico: La hidrodinámica estudia la dinámica de fluidos incompresibles. Por extensión, dinámica de fluidos. Etimológicamente, la hidrodinámica es la dinámica del agua, puesto que el prefijo griego "hidro-" significa "agua". Aun así, también incluye el estudio de la dinámica de otros fluidos. Para ello se consideran entre otras cosas la velocidad, presión, flujo y gasto del fluido. Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:  

Que el fluido es un líquido incomprensible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases. Se considera despreciable la perdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es muy menor comparándola con la inercia de su movimiento. ICF000

Escuela Superior Politécnica del Litoral Instituto de ciencias Físicas Curso Nivel 200-I 2009-2008 

Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.

La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc. El gasto o caudal es una de las magnitudes principales en el estudio de la hidrodinámica. Se define como el volumen de líquido ΔV que fluye por unidad de tiempo Δt. Sus unidades en el Sistema Internacional son los m3/s y su expresión matemática:

Esta fórmula nos permite saber la cantidad de líquido que pasa por un conducto en cierto intervalo de tiempo o determinar el tiempo que tardará en pasar cierta cantidad de líquido. El teorema de Bernouilli es una consecuencia de la conservación de la energía en los líquidos en movimiento. Establece que en un líquido incompresible y no viscoso, la suma de la presión hidrostática, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen, es constante a lo largo de todo el circuito. Es decir, que dicha magnitud toma el mismo valor en cualquier par de puntos del circuito. Su expresión matemática es:

donde P es la presión hidrostática, ρ la densidad, g la aceleración de la gravedad, h la altura del punto y v la velocidad del fluido en ese punto. Los subíndices 1 y 2 se refieren a los dos puntos del circuito. La otra ecuación que cumplen los fluidos no compresibles es la ecuación de continuidad, que establece que el caudal es constante a lo largo de toda el circuito hidráulico: G = A1v1 = A2v2 Donde A es el área de la sección del conducto por donde circula el fluido y v su velocidad media. En el caso de fluidos compresibles, donde la ecuación de Bernouilli no es válida, es necesario utilizar la formulación más completa de Navier y Stokes. Estas ecuaciones son la expresión matemática de la conservación de masa y de cantidad de movimiento. Para fluidos compresibles pero no viscosos, también llamados fluidos coloidales, se reducen a las ecuaciones de Euler. ICF000

Escuela Superior Politécnica del Litoral Instituto de ciencias Físicas Curso Nivel 200-I 2009-2008 Daniel Bernoulli fue un matemático que realizó estudios de dinámica. La hidrodinámica o fluidos en movimientos presentan varias características que pueden ser descritas por ecuaciones matemáticas muy sencillas. Ley de Torricelli: Si en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido y se le abre al recipiente un orificio la velocidad con que caerá ese fluido será:

La otra ecuación matemática que describe a los fluidos en movimiento es el número de Reynolds: N = dVD / n Donde d es la densidad v la velocidad D es el diámetro del cilindro y n es la viscosidad.

Procedimiento Experimental: 1. Hojas de Papel Paralelas Sujetar las dos hojas con los dedos, dejando un espacio de 2cm y soplar entre ellas. Registre sus observaciones en el informe de esta práctica. 2. Puente de papel Hacer un puente sencillo con una hoja de papel de 18*4 cm. Colóquelo sobre la mesa y sople debajo del puente. Registre sus observaciones en el informe de esta práctica. 3. Bola de pimpón Colocar una bola de pimpón en un chorro de aire. Registre sus observaciones en el informe de esta práctica. 4. Teorema de Torricelli Hacer dos orificios (con un clavo) en una lata vacía, sobre la vertical, como se muestra en la figura y colocar a una altura h por encima de la mesa. Llenar de agua la lata y mantenerla llena. Deja que salga el agua por los dos orificios y registre sus observaciones en el informe de esta práctica

Gráficos: Observaciones: Escriba sus observaciones acerca de los experimentos realizados en esta práctica a) Hojas de papel paralelas Las 2 hojas se unen ICF000

Escuela Superior Politécnica del Litoral Instituto de ciencias Físicas Curso Nivel 200-I 2009-2008 b) Puente de Papel Se hunde hacia la superficie c) Bola de Pimpón A medida que se inclina poco a poco la bola se mantiene levitando d) Teorema de Torricelli En la lata se observo que en los dos orificios a pesar que tienen dos alturas y velocidades diferentes se observa que tienen el mismo alcance.

Discusión: Contesta las siguientes preguntas 1. ¿Por qué las hojas de papel tienen el comportamiento observado? Debido a la diferencia de presiones que existe entre las dos láminas y que existe mayor fuerza de sustentación en la parte posterior.

2. ¿Por qué el puente tienen un comportamiento observado? Por que en este caso existe mayor fuerza de sustentación, y existe mayor presión en la parte superior.

3. ¿Por qué la bola de pimpón tiene el comportamiento observado? Debido a la diferencia de presiones. 4. Dos canoas siguen sus rutas paralelas muy cercanas, a gran velocidad .Explicar ¿Por qué pueden chocarse? Debido a sus diferencias de presiones. 5. Los huracanes arrancan los techos de las casas ¿Por qué? Si por que la presión en la parte inferior del techo es mayor y la velocidad del huracán que arrastra es mayor en la parte superior del techo.

Conclusiones: 

Se concluyó que la mayoría de los materiales que trabajamos cumplen con los conceptos de hidrodinámica que se dicen en la teoría

Bibliografía:    

http://fernandez-ocampo-zogby.blogspot.com/2009/02/informe-de-laboratorio1.html http://www.scribd.com/doc/4876985/Informe-de-Fisica-Mecanica MARK W AUTOR ZEMANSKY, HUGH D AUTOR YOUNG (2004) – Física Universitaria Undécima edición, capitulo 15 Jerry D Wilson, Anthony J Buffa, Bo Lou (20003)- College Physic

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