Prac Lab #10 Ecuaciones Hidrodinamicas

INSTITUTO ORIENTE
QUINTO SEMESTRE DE BACHILLERATO
PRÁCTICA #10: ECUACIONES HIDRODINÁMICAS
Objetivo:
 Determinar el gasto Q que pasa por una tubería.
 Determinar la diferencia de presión P1 - P2 entre dos puntos de una tubería de sección transversal variable.
Materiales:
 1 Probeta
 1 Vernier
 2 Cronómetros
 Agua
 2 m de manguera de jardín de ½ pulgada que pueda conectarse en una llave
de agua, es decir, que tenga el cople para conectarla a la llave de agua y en
el otro extremo cople para conectarla al tubo de PVC de ½“.
 Aparato para ilustrar líneas de corriente. Tú debes construirlo con 2 tramos
de PVC de 50 cm c/u, el primero de ½ in y el 2º de ¼ de pulgada. Una pieza
reductora y conectora de ½ in a ¼ in (ver figura) y el tubo grueso debe
poderse conectar al otro extremo de la manguera, debe tener rosca.
 1 botella de refresco de 2.5 lt vacía
 Calculadora
 2 flexómetros o cinta métricas
 Cinta de aislar
 Diurex y masking tape
 1 desarmador de cruz
 1 mechero bunsen
 Cerillos
 1 trapo franela para limpiar
V
A1
A2
Vs
Procedimiento:
Parte A:
1. Obtén el gasto de la tubería
2. Determina las áreas transversales de ambas secciones de la tubería
3. Diseña y plantea el modelo matemático que te permitirá calcular la diferencia de presión que existe entre las dos secciones
de la tubería, es decir, diseña la formula a partir de la ecuación de continuidad y la ecuación de Bernoulli.
4. Con las mediciones realizadas y empleando la formula anterior, calcula las diferencias de presión que existe entre las dos
secciones de la tubería, en términos de gasto, velocidades y áreas.
Parte B:
1. En una botella de refresco perfora 4 orificios a lo largo de toda su longitud, de tal manera que queden alineados pero que
se localicen a diferentes alturas.
2. Tapa todos los orificios con cinta de aislar, masking tape o diurex.
3. Mantén la botella con un nivel de agua constante.
4. Destapa uno de los orificios, mide el gasto y la altura entre el nivel del agua y el orificio.
5. Repite para los demás orificios.
6. Halla la relación entre la altura y el gasto (OJO: no es lineal).
7.
Calcula el gasto utilizando la fórmula
sus similitudes y diferencias.
y compara con el resultado experimental volumen sobre tiempo). Discutir
8.
Calcula la velocidad de salida del agua de manera experimental
y compara con el dato teórico de
y discutir sus similitudes y diferencias. Describir cómo esperas que varíe la velocidad respecto a la diferencia de
altura (h).
Cuestionario (problemario):
1.
Utilizando la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad, demuestra que la relación entre la diferencia de alturas h que
hay entre las dos ramas del tubo que contiene mercurio, en el medidor Venturi, y los radios del tubo principal es:
3
3
Compruébala experimentalmente sabiendo que la densidad del mercurio es 13.6 x 10 kg/m .
2.
Un tanque cilíndrico de 1.2 m de diámetro se llena hasta 0,3 m de profundidad con agua. El
espacio encima del agua está ocupado con aire, comprimido a la presión de 2,026 X 10 5 N/m2. De
un orificio en el fondo se quita un tapón que cierra un área de 2,5 cm 3 . Calcular la velocidad
inicial de la corriente que fluye a través de este orificio. Encontrar la fuerza vertical hacia arriba
que experimenta el tanque cuando se quita el tapón.
3.
Se tiene un recipiente que contiene agua a nivel constante, en cuyo fondo hay un orificio de bordes delgados. Calcular la
velocidad de salida por el orificio si su distancia a la superficie libre es de 1.72 m y g=9.8 m/s2.
4.
Calcular el gasto teórico en el caso anterior y la cantidad de líquido que sale en 4 minutos, si el área del orificio es de 2 cm2
5.
¿Qué masa de mercurio sale en 3 minutos por un orificio practicado a una pared delgada, si la altura del líquido es constante e
igual a 20 cm y el orificio es rectangular, siendo sus dimensiones 4 mm y 3 cm? Densidad del mercurio = 13,6 g/cm 3.
6.
Se tiene un líquido que se mueve por un tubo y se sabe que la velocidad en una sección cuya área es de 3 cm 2 es de 50 cm/s.
¿Cuál es la velocidad en una sección de 40 mm2?