clepsidra

Antecedentes
Medir el tiempo siempre ha sido una gran obsesión del ser humano, tanto que los
primeros aparatos para dicha medición datan de hace más de 4 800 años. Uno de los
métodos más antiguos es el reloj llamado clepsidra inventado por los babilonios hacia
1 400 a. C. La palabra clepsidra se deriva del verbo Klepto, que siginifica robar, e
hydro, el agua que va escapando del primerrecipiente. Esta investigación define
qué es una clepsidra y cómo funciona.
Objetivo y objetivos particulares
El objetivo de nuestro trabajo es construir una clepsidra. Para ello se tuvo que:
1. Investigar qué es una clepsidra
2. Explicar cómo funciona y establecer sus fundamentos físicos
3. Diseñar y construir una clepsidra
Marco Teórico
La clepsidra funciona con base en la gravedadaplicada a un líquido que genera una
presión sobre éste para que haya un flujo constante, de manera que la distancia entre Clepsidra 1
cada marcador de hora en el recipiente que cuenta las horas sea la misma. Para
obtener las formulas buscamos el teorema de Torriceli y la formula de Bernulli.
Principio de Bernoulli
El principio de Bernoulli explica el comportamiento de un líquido corriendo alo largo
de un flujo constante y describe que la energía de un líquido en circulación por un
conducto cerrado, permanece constante a lo largo de su recorrido.
Donde:
V = velocidad del fluido en la sección considerada.
g = aceleración gravitatoria
z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.
P = presión a lo largo de la línea de corriente.
ρ = densidad delfluido.
Teorema de Torricelli
El teorema de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli que estudia el flujo
de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la
acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de
salida de un líquido por un orificio. "La velocidad de un líquido en una vasija abierta,
por unorificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío
desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio":
Donde:
es la velocidad teórica del líquido a la salida del orificio
es la velocidad de aproximación.
es la distancia desde la superficie del líquido al centro del orificio.Clepsidra 2
es la aceleración de la gravedad
Principios del sifón
Unsifón es un tubo en forma de “U” invertida. Uno de sus extremos se encuentra
sumergido en un líquido, que ascenderá por el tubo que ser desaguará por el otro
extremo. Para que funcione el efecto sifón, el orificio de salida debe estar mas abajo
que la superficie de la solución, ya que éste funciona por gravedad y debe estar
totalmente lleno de líquido.
Hipótesis
Una clepsidra es unmecanismo que funciona con base en la gravedad aplicada a un
líquido, creando así una presión del líquido.
Método
Materiales: vasos de vidrio templado con las características especiales para poder
armar nuestra clepsidra. El monto total fue de 1 500 pesos m.n.
Considerando lo anterior:
1. Buscamos un recipiente en el que el agua fluya por gravedad a través de un
orificio, ubicado en elfondo de éste que indique el tiempo dependiendo del
nivel del agua que va quedando. La fuerza capilar fue un factor a tomar en
consideración, puesto que cuando el radio del capilar es demasiado pequeño
influye en forma importante en el resultado.
2. Diseñamos el reloj con el fin de obtener la descripción matemática bajo los
supuestos físicos señalados anteriormente.
3. Diseñamos laescala para la lectura del tiempo.
4. Personalizamos el diseño de acuerdo a nuestro presupuesto y al lugar donde
se pretende colocar; el interior del jardín escolar.
ResultadosClepsidra 3
Si asumimos que la presión manométrica1
se aplica a los casos en los que la presión
es superior a la presión atmosférica, muchos de los aparatos empleados para la
medida de presiones utilizan la presión...