Experimentos

Experimentos para comprender mejor el comportamiento de los fluidos de forma fundamental Material: -

Avión a escala Cigarro Cerillos Hoja de papel Colorante para agua (anilina) Propulsor Recipiente de almacenaje

Procedimiento: Experimento 1.- En este se usará el avión a escala para divisar cómo actúan las corrientes, de un fluido como el aire, cuando este es impulsado. Para poder observar las líneas de flujo se utilizará un cigarro encendido, se tomará una bocanada y se expulsará el humo para ver el resultado. -

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Póngase el avión a escala con su frente dirigido hacia la persona que lo manejará. En un inicio colóquese en la superficie de la mesa para ver si la cercanía con un objeto físico afecta como se dé el experimento, luego (siguiendo el mismo procedimiento posterior) sosténgase a una distancia considerable con respecto todos los objetos. Enciéndase el cigarro y sóplese en frente del avión (punta) a una distancia cercana para luego en una lejana; igualmente, sóplese a las alas y alerones. Ha de notarse la diferencia entre un caso y otro; dibújese lo visto.

Experimento 2.- Aquí se vera como las corrientes de un fluido que actúa sobre un objeto pueden afectar las características del ambiente que lo rodea, en este caso se verá cómo la presión es diferente en diversas partes del objeto. Para esta experiencia se utilizará una hoja de papel común y puede usarse alternativamente un soplido de aire o de humo de cigarro para comprender mejor lo que sucede. -

Tómese la hoja por dos de sus puntas y posiciónese cerca de la boca, la hoja debe quedar caída como se puede apreciar en la siguiente figura:

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Ahora, ha de darse un soplido fuerte y consistente para que exista un flujo, este debe ser por la parte superior de la hoja. Obsérvese lo que sucede.

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Experimento 3.- Para saber cómo se comporta un fluido bajo diversas condiciones de corriente la mejor forma de saberlo es agregando colorante y mover el fluido con ayuda de algún dispositivo o elemento que permita el impulso, ya sea una cuchara o una bomba hidráulica.

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Primero agréguese un poco de agua al recipiente para después añadir gotas de colorante en partes indistintas del fluido. Con ayuda del dispositivo o elemento para impulsar háganse movimiento lineales de un lado a otro del recipiente y obsérvese lo que sucede. Vacíese el recipiente y vuélvase a llenar con un poco de agua y agréguese el colorante como anteriormente se dijo. Ahora, se ha de mover el dispositivo o elemento de impulso de manera de que existan movimiento circulares hasta que se haga un remolino.

Resultados: Experimento 1.- Se pudo ver cómo las corrientes de un fluido son modificadas cuando se encuentran objetos cercanos a donde se originan, de aquí la diferencia existente entre flujos internos y externos. Considerando el frente del avión (aproximadamente): - Lejos de la mesa

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-Cerca de la mesa

En el primer caso se puede ver como el aires es cortado y describe corrientes más o menos iguales arriba y abajo del avión. En el segundo caso las líneas de flujo de la parte baja se ven como si existiera una turbulencia provocada por el choque del flujo sobre la superficie de la mesa.

Considerando sus alas y alerones: - Lejos de la mesa

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- Cerca de la mesa

Casi sucede lo mismo que en lo anterior, cuando se está más cerca de la mesa se tiende a la existencia de turbulencias; cuanto más lejos y en un sistema externo se puede ver que las líneas de flujo varían pero son continuas y no se tiene tanta turbulencia.

Experimento 2.- La presión por encima es menor que la de abajo y la hoja se mueve, ¿pero por que?. Considerando la hoja en lo inicial y lo final:

- Inicial

- Final

Nota: La flecha indica la dirección del soplido.

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Se puede observar que cuando se sopla y existe un flujo con respecto a la superficie de algún objeto (con una forma como la que describe la hoja en su doblez, en este caso,) existirá un presión atmosférica menor actuando en la superficie superior. Es como si se impidiera en alguna medida la acción del aire, y por lo tanto de la presión atmosférica, al desplazar las partículas que lo conforman. Lo mismo sucede en un avión, este puede volar porque la presión debajo de sus alas sigue siendo más o menos el valor de la atmosférica al nivel donde se encuentre, mientras que por encima de ellas tiene un valor menor.

Experimento 3.- Las líneas de flujo describen formas semejantes a cómo se movió el objeto que impulsa el fluido, en este caso:

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A partir de esto uno se puede imaginar cómo se dan las líneas de flujo cuando un barco se mueve por la superficie del agua, cuando una bomba está en funcionamiento, etc.

Referencia: http://la-cantina.tripod.com