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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL “LIC. ADOLFO LÓPEZ MATEOS”

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO

INGENIERÍA CIVIL TURNO VESPERTINO ACADEMIA DE HIDRÁULICA HIDRÁULICA BÁSICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO PROF.:ING. RODRIGUEZ CRUZ ADRIANA SOLEDAD ARENO SANTOS VICTOR HUGO 4CV04 PRÁCTICA NO.1

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS

1- MESA 1 DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO 2- OBJETIVO DE LA PRACTICA Conocer las propiedades físicas y químicas de los fluidos así como determinar su peso y masa especifica además como el volumen de distintos fluidos 3- EQUIPO UTILIZADO -Vaso de precipitados - diferentes líquidos (agua, aceite, resina gasolina). - báscula basculante

4- CONSIDERACIONES TEORICAS PESO ESPECÍFICO El peso específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen unidad de la misma sustancia considerada. La relación entre peso específico y densidad es la misma que la existente entre peso y masa. a unidad del peso específico en el SI es el N/m3.

VOLUMEN El volumen es una magnitud escalar definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones. El volumen es una magnitud física extensiva asociada a la propiedad de los cuerpos físicos de ser extensos, que a su vez se debe al principio de exclusión. La unidad de medida de volumen en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico, aunque temporalmente también acepta el litro, que se utiliza comúnmente en la vida práctica.

DENSIDAD

La densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. Se expresa como la masa de un cuerpo dividida por el volumen que ocupa y sus unidades son Kg/m³ en el S.I.

MASA La masa, es la cantidad de materia de un cuerpo. Es una propiedad intrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una cantidad vectorial que representa una fuerza. 5- DESARROLLO DE LA PRACTICA

Pesar cada una los diferentes líquidos que están colocadas sobre la mesa Anotando el volumen y la masa de cada líquido para identificar las variaciones de dichas características de cada una de las sustancias. Posteriormente hay que pesar las taras para poder descontar su peso en la medida obtenida de los líquidos para poder llenar las tablas de datos.

6- CUESTIONARIO 1.- Determina con la balanza la masa o el peso de las diferentes sustancias y mide su volumen. 2.- Con los datos registrados completa la siguiente tabla SISTEMA INTERNACIONAL δ

FLUIDO

MASA (kg)

VOLUMEN (m3)

Aceite delgado Aceite grueso Petróleo

0.38824

0.000450

862.755

8460.733

0.000118

0.65538

0.000750

873.840

8569.444

0.000116

0.57019

0.000450

1267.088

12425.888

0.000080

Diésel Agua ___oC

0.54968 0.68978 0.33428

0.000650 0.000700 0.000350

845.661 985.400 955.085

8293.092 9663.471 9366.171

0.00012 0.00010 0.00010

0.52829

0.000050

10565.800

103615

0.0000096

Resina poliéster Mercurio



kg m3

 

N m3

Ve 

m3 N

SISTEMA TÉCNICO δ

FLUIDO

PESO (kg)

VOLUMEN (m3)

Aceite delgado Aceite grueso Petróleo Diésel Agua ___oC Resina poliéster Mercurio

0.38824

0.000450

862.755

87.933

0.00115

0.65538

0.000750

873.840

89.066

0.00114

0.57019 0.54968 0.68978 0.33428

0.000450 0.000650 0.000700 0.000350

1267.088 845.661 985.400 955.085

129.162 86.203 100.447 97.342

0.000789 0.00118 0.00101 0.00104

0.52829

0.000050

10565.800

1077

0.0000946

 

kg m3



UTM m3

Ve 

m3 kg

3.- ¿Por qué un líquido es más pesado que otro? R= si es que tenemos dos líquidos uno ligero (menos denso) flotará encima de otro más pesado (más denso). Por qué al comparar una sustancia que tenga moléculas grandes y compactas con una segunda de moléculas pequeñas y espaciadas. Una sustancia tendrá un peso mayor por volumen y por eso será más densa. 4.- Si colocas un trozo de madera en la superficie de cada líquido, como se comporta este, ¿por qué? R= El trozo de madera flota esto lo hace en cada uno de los líquidos en algunos líquidos se sumerge más como en el petróleo a diferencia del agua en ese líquido el cubo de madera se sumergió menos , debido a que la madera es menos densa que los líquidos en los que lo sumergimos. 5.- Menciona de que depende la variación de la densidad de un fluido R= De su masa y peso especifico 6.- ¿Cuáles son las propiedades que se identifican y se derivan en esta mesa? R= La densidad, la masa, volumen, peso específico

Viscosidad, Temperatura.

7.- ¿Qué aplicación tienen las propiedades analizadas en esta mesa? R= En abastecimiento de agua potable para reconocer el tipo de tubería, diámetro, material, marca correcta. (Puertos, Presas y Zonas de riego)

7- CONCLUSIONES

La densidad de cada fluido es distinta siendo la encargada de indicar la masa dependiendo el volumen de dicho líquido, dependiendo el fluido con que se trabaje, cada densidad es diferente debido a su masa y temperatura esto puede llegar a variar si la temperatura del fluido se modifica

8- REFERENCIA BIBLIOGRAFICA http://es.wikipedia.org/wiki/Peso_espec%C3%ADfico http://www.fisicanet.com.ar/fisica/estatica_fluidos/ap05_densidad.php https://www.google.com/?gws_rd=ssl#q=masa+especifica http://www.profesorenlinea.cl/geometria/Volumenes.htm

9- COMENTARIO PERSONAL

Note que en esta propiedad está relacionada con más propiedades, y que a su vez comprendí que en un mismo recipiente con una cantidad constante puede variar su masa, y que a esto le llamamos densidad

1- MESA 2 VISCOSIDAD 2- OBJETIVO DE LA PRACTICA Determinar la viscosidad relativa, de un líquido con respecto al agua. 3- EQUIPO UTILIZADO - Placas de acrílico - Varillas -Líquidos de diferentes densidades (agua, aceite, diésel, gasolina). 4- CONSIDERACIONES TEORICAS La VISCOSIDAD de un fluido es la medida de su resistencia a fluir Dicha resistencia nace de la interacción y cohesión de las moléculas del fluido. La viscosidad dinámica o simplemente viscosidad () se define como: Esfuerzo cortante: (kg/m²) Gradiente de velocidad (m/s/m)  0 Si el fluido no es viscoso  0 Si el fluido es elástico La viscosidad cinemática es función principalmente, de la temperatura y de la presión   / m2 / s (Viscosidad cinemática) en ( ) 2 4 kgs / m Donde ρ – Densidad ( )

5- DESARROLLO DE LA PRACTICA Primer paso es impregnar las placas de acrílico con los diferentes líquidos Que se encuentran en la mesa posteriormente tratar de deslizar las placas de acrílico entre ellas y observar lo que sucede. Por ultimo tratar de despegar las placas de acrílico y observar con que liquido es con el que ponen mayor resistencia a ser separadas.

6- CUESTIONARIO 1.- Impregna con los diferentes líquidos, los juegos de placas de acrílico que tienes en tu mesa de trabajo; posteriormente trata de deslizar las placas una sobre otra. ¿Qué observas? R= Resultó difícil poder desplazar las placas en el acrílico con agua fue menos esfuerzo, en el acrílico con diésel y petróleo costó un poco más de trabajo, sin embargo ya en los aceites era muy difícil desplazarlos. 2.- ¿De qué depende la resistencia que presentan al desplazamiento? R= De la viscosidad del fluido, entre más viscoso sea, mayor oposición pondrá ante el movimiento. 3.- ¿A qué esfuerzos están sometiendo a los líquidos al deslizar las placas? R= Al Esfuerzo Cortante 4.- Ahora trata de despegar las placas: ¿De qué depende la fuerza que debe aplicar? R= De la intensidad de la viscosidad (esfuerzo cortante) 5.- ¿Es la misma propiedad que te permite despegarlas, que la que te permite deslizarlas? ¿Por qué? R= Si, ya que es la oposición al esfuerzo 6.- Bate los diferentes líquidos, después mete y saca la varilla y permite que el líquido escurra, ¿qué liquido te cuesta menos esfuerzo batir? y ¿cuál escurre más rápido? R= el agua

7.- ¿Que fuerza se antepone al batir el líquido? R= Esfuerzo cortante ¿A qué esfuerzo está sometido el líquido al escurrir? R= cohesión Y ¿qué fuerza permite que el líquido escurra? R= la que permite este hecho es la gravedad

8.- Defina las propiedades que se manifiestan y que se relacionan con esta mesa, mencionando sus ecuaciones y unidades en el S. I. Cohesión, Gravedad Las unidades de medida de esta magnitud en SI son: Viscosidad dinámica: el pascal segundo (símbolo Pa·s) Viscosidad cinemática: el metro cuadrado por segundo (símbolo m 2/s)

7- CONCLUSIONES

Mis conclusiones es que el desplazamiento de la placa superior sobre la inferior no depende de la fuerza, más bien depende del tiempo con la que este aplicada la fuerza ya que esta crea una resistencia llamada esfuerzo cortante que es será mayor o menor según su peso específico . En los líquidos la

viscosidad depende principalmente de la cohesión entre las moléculas del propio líquido y actúa de manera muy distinta a la de los sólidos.

8- REFERENCIA BIBLIOGRAFICA http://fcm.ens.uabc.mx/~fisica/FISICA_II/APUNTES/VISCOSIDAD.htm http://www.lacomet.go.cr/index.php? option=com_content&view=category&id=89&layout=blog&Itemid=272

9- COMENTARIO PERSONAL

Entendí que la cohesión y adhesión de cada fluido, se hace notar más la cohesión porque es muy baja, y deja que al momento de friccionar el movimiento es tangencial y deja fluir el líquido lo cual provoca una mayor viscosidad y genera un esfuerzo cortante mayor.

1- MESA 3 CAPILARIDAD 2- OBJETIVO DE LA PRACTICA Deducir a la capilaridad como uno de los fenómenos que provoca la tensión superficial y como se presenta o se manifiesta. Comprender las fuerzas involucradas (cohesión y adherencia) en el fenómeno de capilaridad. Entender, analizar e identificar la propiedad de la capilaridad y sus aplicaciones 3- EQUIPO UTILIZADO - Recipiente de vidrio con tubos capilares (6), con soportes. - Cuñas de cristal (con diferentes líquidos)

4- CONSIDERACIONES TEORICAS Es la cualidad que posee una sustancia de absorber un líquido, es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular 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.

5- DESARROLLO DE LA PRACTICA Observar la diferencia de niveles entre la superficie libre de agua y el nivel de líquido que se encuentra dentro del tubo posteriormente has rollitos de papel y coloca la punta con mucho cuidada en la superficie de cada liquido

6- CUESTIONARIO 1.- ¿De qué depende la diferencia de niveles entre la superficie libre del agua y el nivel del líquido que se encuentra dentro del tubo? R= Del diámetro del tubo que lo contiene 2.- ¿Existirá un fluido donde el nivel dentro del tubo esté por debajo del nivel que existe en el recipiente, por qué? R= No, solo el mercurio ya que es el único que su ángulo de contacto está por debajo del nivel debido a su cohesión que muy alta 3.- ¿Por qué los meniscos y curvaturas formadas por el agua y el mercurio son diferentes en la cuñas? R= Debido a que se adhieren a las paredes las moléculas de gua mientras las del mercurio no lo hacen. 4.- Haz rollitos de papel y coloca la punta con mucho cuidado en la superficie de cada líquido, ¿Qué observas?

R= En el petróleo el papel absorbió rápidamente, en el agua la absorción lo hizo un poco más lenco que con el petróleo y en el diésel fue absorbió un poco más lento que en el agua. 5.- ¿Dónde se presentan éstos fenómenos en las obras hidráulicas? R= En las tuberías, en las bombas a presión, en las presas por filtración, oleoductos, canales. 6.- Defina las propiedades que se manifiesta y que se relacionan en ésta mesa, mencionando sus ecuaciones y sus unidades en el S.I. R= Cohesión, adhesión y capilaridad

7- CONCLUSIONES

El movimiento de líquidos dentro de espacios pequeños depende de esta acción de capilaridad. El agua y otros líquidos como los aceites y petróleo, asciende por tubos capilares de vidrio formando meniscos cóncavos. El mercurio desciende por un tubo de vidrio formando meniscos convexos.

8- REFERENCIA BIBLIOGRAFICA http://pilargarciafq.blogspot.mx/2012/09/capilaridad.html http://www.wordreference.com/definicion/capilaridad http://es.scribd.com/doc/22685462/practica-de-botanica-3

9- COMENTARIO PERSONAL

Me pude dar cuenta que la capilaridad es notable dentro de tubos de pequeño diámetro, que la adhesión es importante para que el fluido forme una ascensión o la cohesión para formar la descenso, todo depende el material del tubo o el tipo de fluido.

1- MESA 4 TENSIÓN SUPERFICIAL 2- OBJETIVO DE LA PRACTICA El objetivo de esta práctica es estudiar las variaciones de las tensiones superficiales sobre diferentes líquidos. Hallar esas tensiones superficiales mediante una fuerza aplicada para el rompimiento de una película a cierta distancia, con la ayuda de aro Lucita 3- EQUIPO UTILIZADO - Balanza de torsión - Aro de Lucita - Recipiente con agua limpia - Recipiente con agua jabonosa -Navaja de rasurar

4- CONSIDERACIONES TEORICAS

Se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido. Es la fuerza que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie.

5- DESARROLLO DE LA PRACTICA Limpia y seca perfectamente la hoja se rasurar y con mucho cuidado colócala en la superficie de agua .posteriormente sumerge el aro para hacer bombas en el agua jabonosa y sácala para formar una película .por último sumerge el aro de la balanza de torsión en el recipiente que contiene agua limpia.

66- CUESTIONARIO 1.- Limpia y seca perfectamente la hoja de rasurar y con mucho cuidado colócala en la superficie del agua. ¿Qué observas? R= la navaja floto

¿Por qué es posible esto? R= La navaja flota, porque la hoja de rasurar es muy liviana y la tensión superficial del agua que existe la puede soportar. Pero si la colocamos de forma que la navaja rompa la tensión superficial del agua la navaja se sumergirá rápidamente 2.- Sumerge el aro para hacer bombas en el agua jabonosa y sácalo ¿Por qué se forma una película? R= Porque existe una adhesión en las moléculas del jabón con el hilo debido a su porosidad. Detiene la otra parte de la película, porque divide la película haciendo que exista la adhesión en las 2 partes. Si revientas una parte de la película ¿Qué pasa con el hilo que está fijo en el centro? R= dependiendo de que parte de la película se revienta mientras la otra se mantendrá existente. ¿Por qué se comporta así? R= Debido a que son 2 áreas se forman 2 películas 3.- Sumerge el aro de la balanza de torsión en el recipiente que contiene agua limpia ¿Qué observas? R= Flota el aro, ósea disminuye su peso, porque las partículas del agua ejercen una fuerza hacia arriba. Antes de que salga completamente se forma una película. 4.- ¿Por qué en agua jabonosa es menor la tensión superficial en el agua limpia? R= Por qué el jabón altera la estructura original del agua separando sus partículas, y disminuyendo su tensión 5.- Define las propiedades que se manifiestan en los experimentos realizados anteriormente R= Cohesión, adhesión, viscosidad, tensión superficial

Viscosidad

Tensión superficial

7- CONCLUSIONES La superficie libre de un líquido en contacto con la atmosfera se comporta como si fuera una membrana elástica de pequeña resistencia, lo que permite que nuestra navaja no se hunda.

8- REFERENCIA BIBLIOGRAFICA http://www.lawebdefisica.com/files/practicas/termodinamica/tensionsuperfici al.pdf http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/tension/introduccion/introduccion. htm http://es.slideshare.net/Alrocio/tension-superficial

9- COMENTARIO PERSONAL La tensión se debe a la cohesión de las moléculas de un líquido. Es como si actuara o si fuese una membrana elástica. En las burbujas de jabón se puede observar esta membrana elástica y su comportamiento.

1- MESA 5 COMPRESIBILIDAD

2- OBJETIVO DE LA PRACTICA Comprobar que los líquidos es muy difícil o casi imposible comprimirlos en con parición con los gases que se puedes comprimir un poco más que los líquidos

3- EQUIPO UTILIZADO - Jeringa - Vaso de precipitados - Recipiente grande con agua

4- CONSIDERACIONES TEORICAS La compresibilidad es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión determinada manteniendo constantes otros parámetros. Los sólidos a nivel molecular son muy difíciles de comprimir, ya que las moléculas que tienen los sólidos son muy pegadas y existe poco espacio libre entre ellas como para acercarlas sin que aparezcan fuerzas de repulsión fuertes. Esta situación contrasta con la de los gases los cuales tienen sus moléculas muy separadas y que en general son altamente compresibles bajo condiciones de presión y temperatura normales. Los líquidos bajo condiciones de temperatura y presión normales son también bastante difíciles de comprimir aunque presenta una pequeña compresibilidad mayor que la de los sólidos. FLUJO DE COMPRESIBILIDAD Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos cambios de volumen son demasiado grandes se opta por considerar el flujo como compresible (que muestran una variación significativa de la densidad como resultado de fluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es cercano a la velocidad del sonido. En un flujo usualmente hay cambios en la presión, asociados con cambios en la velocidad. En general, estos cambios de presión inducirán a cambios de densidad, los cuales influyen en el flujo, si estos cambios son importantes los cambios de temperatura presentados son apreciables. Aunque los cambios de densidad en un flujo pueden ser muy importantes hay una gran cantidad de situaciones de importancia práctica en los que estos cambios son despreciables.

5- DESARROLLO DE LA PRACTICA Tome la jeringa y tapa el orificio y después, comprima el embolo, después suéltelo. Posteriormente toma el vaso de precipitados e introdúzcalo boca abajo hasta el fondo del recipiente con agua 6- CUESTIONARIO 1.- Toma la jeringa y tapa el orificio, después comprima el émbolo, después suéltelo ¿Qué observa? R= Ejerce una presión y se regresa observando una resistencia del embolo hacia la jeringa

2.- Ahora, llene de agua la jeringa, tape el orificio, y después comprima el émbolo después suéltelo. ¿Qué observa? R= No hubo desplazamiento ya que el agua no lo permitió ¿Qué relación tiene con el primer ensayo? R= Que debido a la presión ejercida dentro de la jeringa el desplazamiento es nulo.

3.- Ahora tome el vaso de precipitado e introdúzcalo boca abajo hasta el fondo del recipiente con agua, ¿Qué observa en el interior al sumergirlo en el recipiente= Que solo se forma una capa de tensión superficial dentro del vaso de precipitado, pero no se llena de agua el vaso de precipitado.

4.- Menciona el porqué de los fenómenos anteriores y sus aplicaciones más importante a la hidráulica R= Debido a la presión con la que entra el vaso no permite el paso del agua, por ejemplo el sifón la retroexcavadora, debido a la presión acumulada.

5.- Defina las propiedades que se manifiestan y se relacionan en ésta mesa, mencionando sus ecuaciones

R= Presión.- es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. Se mide con la unidad llamada Pascal (Pa), en el sistema ingles lb*pulgada cuadrada y cuya fórmula es:

Dónde: P= presión F= fuerza normal A= área

Dónde: P= presión V= volumen Δp= cambios de presión Δv= cambios de volumen K= compresibilidad Y sus unidades son: pascales (pa) 7- CONCLUSIONES Los líquidos bajo condiciones de temperatura y presión normales son bastante difíciles de comprimir aunque presenta una pequeña compresibilidad mayor que la de los sólidos.

8- REFERENCIA BIBLIOGRAFICA http://www.ejemplode.com/37-fisica/3155-ejemplo_de_compresibilidad.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/tables/compress.html http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_compresibilidad

9- COMENTARIO PERSONAL Se requieren grandes cambios de presión para obtener cambios de volumen que sean considerables. Y en los gases la compresibilidad es lata, lo que vemos grandes cambios de volumen en pequeñas variaciones de presión.