Laboratorio

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS
LABORATORIO DE FISICA B

Profesor:
Ing. José Alexander Ortega Medina

Título de la práctica:
Hidrodinámica


Fecha de entrega del informe:
Martes, 13 de noviembre de 2012

Paralelo:
13

Año:
2011 – 2012

* Resumen:
En la práctica de laboratorio de Física B realizada el 6 de noviembre del 2012 seaclararan los conceptos de hidrodinámica,
* Objetivos:
* Estudiar el comportamiento del frasco de Mariotte
* Verificar las ecuaciones de Continuidad y de Bernoulli para fluidos en régimen estable.

* Equipo:
* Frasco de Mariotte
* Recipientes
* Tubos Capilares
* Cronometro

* Introducción:
Un fluido incomprensible en régimen laminar que fluye entre dos puntos 1 y2 mantiene una línea de corriente entre ellos. A lo largo de esta línea de corriente es válida la ecuación de Bernoulli
ρ1 + ρgh1 + 12ρv²1 = ρ2 + ρgh2 + 12ρv²2

Para un tubo de flujo de secciones transversales A1 y A2 la ecuación de continuidad se expresa como:
A1v1=A2v2

En donde v1 y v2 son las velocidades a través de las secciones A1 y A2 respectivamente. En este régimen el caudalQ=dVdt se mantiene constante a través de dos secciones diferentes

Frasco de Mariotte
En un frasco como se observa en la figura con un tapón S perforado a través de la cual se inserta un tubo T abierto a la atmosfera 3, dispone además de un tapón de salida C, que lo atraviesa un tubo capilar. El fluido llena el frasco hasta un nivel superior al extremo inferior 1 de tubo.Si se asume un régimen laminar entre los puntos 1 y 2, considerando como nivel de referencia el que corresponde l punto 2, h2=0 y h1=h la ecuación de Bernoulli toma la forma:

ρ1 + ρgh1= ρ2 +12ρv²2 (3)

Además en los puntos 1 y 2 las presiones son iguales a la presión atmosférica ρ1=ρ2=ρ0
Remplazando en la ecuación de Bernoulli se tiene:ρgh1 = 12ρv²2 (4)
Despejando la velocidad:

v2=2gh (5)

De la ecuación anterior se obtiene la velocidad de salida del frasco de Mariotte es constante y solo depende de la diferencia de niveles h entre los puntos 1 y 2.
Como la velocidad de salida es constante el caudal también lo es:

Q= dVdt=Adxdt=Av (6)

Dinámica de fluidos o hidrodinámica
Esta rama de lamecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento; estas leyes son enormemente complejas, y aunque la hidrodinámica tiene una importancia práctica mayor que la hidrostática, sólo podemos tratar aquí algunos conceptos básicos.
Euler fue el primero en reconocer que las leyes dinámicas para los fluidos sólo pueden expresarse de forma relativamente sencilla si se supone que el fluidoes incompresible e ideal, es decir, si se pueden despreciar los efectos del rozamiento y la viscosidad. Sin embargo, como esto nunca es así en el caso de los fluidos reales en movimiento, los resultados de dicho análisis sólo pueden servir como estimación para flujos en los que los efectos de la viscosidad son pequeños.

Flujos incompresibles y sin rozamiento

Estos flujos cumplen el llamadoteorema de Bernoulli, que afirma que la energía mecánica total de un flujo incompresible y no viscoso (sin rozamiento) es constante a lo largo de una línea de corriente. Las líneas de corriente son líneas de flujo imaginarias que siempre son paralelas a la dirección del flujo en cada punto, y en el caso de flujo uniforme coinciden con la trayectoria de las partículas individuales de fluido. Elteorema de Bernoulli implica una relación entre los efectos de la presión, la velocidad y la gravedad, e indica que la velocidad aumenta cuando la presión disminuye. Este principio es importante para predecir la fuerza de sustentación de un ala en vuelo.
Ecuación de continuidad: (para flujo estacionario e incompresible, sin fuentes ni sumideros, por evaluarse a lo largo de una línea de corriente)....