Laboratorio orificios

I N F O R M E


Práctica de Laboratorio
de Física #4



DESCARGA POR ORIFICIOS



1. OBJETIVOS


• Estudiar la descarga de un fluido a través de un orificio.
• Determinar los coeficientes de descarga, de velocidad y de contracción.



2. FUNDAMENTO TEORICO



Una manera de describir el movimiento deun fluido es dividiéndolo en volúmenes infinitesimales, a los cuales podemos llamar partículas del fluido, y entonces seguir el movimiento de cada una de las partículas. Pero este procedimiento implica un esfuerzo formidable que implica la mecánica de las partículas y fue aplicado primeramente por Joseph Louis Lagrange (1736-1813).


Sin embargo, hay una técnica desarrollada porLeonhard Euler (1707-1783), que es mucho más conveniente. En ésta abandonamos todo intento de describir la historia de cada partícula del fluido y, especificamos la densidad y la velocidad del fluido en cada punto del espacio y en cada instante del tiempo. Aunque esta descripción del movimiento del fluido se enfoque a un punto en el espacio, más que a una partícula del fluido, no podemos evitarseguir a las partículas mismas, por lo menos durante intervalos cortos de tiempo, ya que son ellas, después de todo, a las que se aplican las leyes de la mecánica. Para entender mejor a los fluidos, consideremos algunas características generales del flujo:


1. El flujo de los fluidos puede ser estacionario o no estacionario. Cuando la velocidad del fluido v, en cualquier punto no variacon el tiempo, se dice que el movimiento del fluido es estacionario. Es decir que en un flujo estacionario la velocidad de cada partícula en cualquier punto dado del fluido que pasa es siempre la misma. En cualquier otro punto, una partícula puede viajar con una velocidad diferente, pero cualquier otra partícula que pase por este segundo punto se comporta allí justo como lo hizo la primera partículacuando pasó por ese punto.


2. Estas condiciones pueden conseguirse cuando las velocidades del flujo son pequeñas; por ejemplo, una corriente que fluye pausadamente. En un flujo no estacionario, como en un remolino de marea, las velocidades v son una función del tiempo, en cualquier punto dado. En el caso de flujo turbulento, como en los rápidos de un río o en una catarata, lasvelocidades varían en forma errática de punto a punto y también de un instante a otro.


3. El flujo de los fluidos puede ser rotacional o no irrotacional. Si en elemento de fluido en un punto dado no tiene una velocidad angular neta alrededor de dicho punto, el flujo del fluido es irrotacional. Imaginemos una rueda de paletas sumergidas en un líquido que fluye. Si la rueda de paletas semueve sin girar, el movimiento es irrotacional; si gira, el movimiento es rotacional. El flujo rotacional incluye al movimiento vertical, como en los remolinos.


4. El flujo de los fluidos puede ser compresible o incompresible. Por lo general puede considerarse que los líquidos fluyen incompresiblemente. Pero un gas compresible, puede en ocasiones, sufrir cambios tan poco importantesen su densidad que entonces su flujo puede considerarse casi como incompresible.


5. Por último, el flujo de los fluidos puede ser viscoso o no viscoso. La viscosidad en el movimiento de los fluidos es el análogo de la fricción en el movimiento de los sólidos. En muchos casos, tales como en los problemas de lubricación, es sumamente importante. Sin embargo, a veces puede ignorarse.La viscosidad introduce fuerzas tangenciales entre las capas del fluido en movimiento relativo y se traduce a una disipación de la energía mecánica.


Para su mejor estudio, en dinámica de fluidos hablamos de un flujo estacionario, irrotacional, incompresible y no viscoso.





Línea de Corriente y Tubo de Flujo



Una línea de corriente es la...