Cantidad de impulso y movimiento

1.- Justificación
Siempre que una corriente de un fluido se desvía de su velocidad inicial o su velocidad cambia, se requiere una fuerza que efectué dicho cambio. En ciertas ocasiones la fuerza se desea pero en otras la fuerza puede ser destructiva.
Es posible obtener energía útil de las fuerzas que provocan los fluidos en movimiento. Los chorros de agua que impactan a gran velocidad queimpactan en los alabes o aspas de una turbina la hacen girar, y permiten que impulse un generador que produce energía eléctrica.
Esta fuerza puede ser calculada con el principio de impulso y cantidad de movimiento, con esta práctica deseamos aprender a calcularla.
2.- Objetivo
Determinar la velocidad de un chorro inducido a un perfil de geometría a definida.
3.- Introducción
El conocimiento delas fuerzas ejercidas por los fluidos en movimiento es de gran importancia en el análisis y diseño de dispositivos tales como bombas, turbinas, aviones, cohetes, hélices, barcos, cuerpos en movimiento, edificios y multitud de dispositivos hidráulicos.
Las fuerzas de arrastre sobre automóviles, camiones, embarcaciones y aeronaves, retardan su movimiento. Sus motores deben generar más potencia parasuperar el arrastre.
Es posible obtener energía útil de las fuerzas que provocan los fluidos en movimiento. Los chorros de agua a gran velocidad que impactan en los álabes o aspas de una turbina la hacen girar, y permiten que impulse un generador que produce energía eléctrica.
En una turbina de gas, los gases calientes en combustión se expanden a través de las ruedas de ella y desarrollanniveles muy altos de energía que impulsan un aeroplano, helicóptero o navío.
Es frecuente que el flujo de aire comprimido de una boquilla se utilice para mover los artículos de un sistema productivo o para quitar astillas metálicas y otros residuos.
Se emplean corrientes de agua concentradas y a velocidad muy grande para cortar materiales fibrosos como el pavimento y la tela, en sistemas de corte conchorros de agua.
Los sistemas de tubería que conducen volúmenes grandes de fluidos a presión experimentan fuerzas elevadas, conforme el fluido pasa alrededor de los codos o se ve restringido por una contracción de la corriente. Así, cualquier parte del sistema donde la dirección del flujo cambia o donde la magnitud de la velocidad se modifica, debe anclarse con seguridad.
Las ecuacionesfundamentales de la energía no son suficientes para resolver la mayoría de estos problemas. Es más decisivo el empleo de otro principio de la mecánica, el de la cantidad de movimiento. La teoría de la capa límite proporciona una nueva base para un análisis más minucioso. La experimentación, cada vez más continua y extensa, proporciona sin cesar nuevos datos para conocer las leyes de variación de loscoeficientes fundamentales
En esta práctica aprenderemos los principios fundamentales que gobiernan la generación de fuerzas debido a fluidos en movimiento.
Los pasos que se siguen para encontrar la velocidad del chorro son como se citan a continuación:
Emplear la segunda ley del movimiento de Newton, F = ma, para desarrollar la ecuación de fuerza, que se emplea para calcular la fuerza que ejerceun fluido cuando cambia la dirección de su movimiento o velocidad. Relacionar la ecuación de fuerza con el impulso-cantidad de movimiento.
Utilizar la ecuación de fuerza para calcular la fuerza que se ejerce sobre un objete estacionario que ocasiona el cambio en la dirección de una corriente de fluido.
4.- Ingeniería básica
Siempre que cambia la magnitud o dirección de la velocidad de uncuerpo, se requiere una fuerza que provoque el cambio. Es frecuente que se utilice la segunda ley del movimiento de Newton para expresar este concepto en forma matemática; su forma más común es:
F=m*a ………………(1)
La fuerza es igual a la masa multiplicada por la aceleración. La aceleración es la tasa de cambio de la velocidad con respecto del tiempo. Sin embargo, como la velocidad es una...