Practica Virtual - Ley O Teorema De Torricelli.docx

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS CURSO: TECNICAS DE MEDICION DE VARIABLES FISICAS PRÁCTICA VIRTUAL : LEY O TEOREMA DE TORRICELLI

Código: Versión: 2.0 Fecha: 07/04/2015

INDICADORES DE COMPETENCIAS  Establece la relación entre la velocidad de escape de un fluido a través de un orificio situado a una altura h medida con respecto a la superficie del fluido.  Demuestra habilidades en la toma de medidas y en el manejo de los datos valorando los aportes de sus compañeros.

1. INTRODUCCIÓN El teorema de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli y 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 un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio."

Figura 1. Velocidad de escape a través de un orificio

De acuerdo con el enunciado anterior la velocidad de escape del fluido viene dada por:

𝑽𝒆 = √𝟐. 𝒈. (𝒉𝟎 − 𝒉) = √𝟐. 𝒈. 𝑯

Donde 𝑽𝒆 es la velocidad de escape medida en m/s, 𝟐. 𝒈 es una constante, g es la gravedad medida en m/s2 y (𝑯 = 𝒉𝟎 – 𝒉) es la diferencia de altura medida en m.

2. MARCO TEÓRICO. 2.1

¿Quién fue Evangelista Torricelli?

2.2

Defina velocidad y gravedad.

2.3

En que consiste el teorema de Torricelli.

Para afianzar conocimiento observe el siguiente video. https://www.youtube.com/watch?v=RpXl1LM91b4 La relación entre dos variables físicas p y q, viene dada por la expresión 1

𝑝 = 5𝑞 2 Complete la tabla 1. Tabla 1. Relación variables p y q Variable p

Variable q

2,24 4,47 6,12 7,07 8,37 9,62 11,40 En Excel construya el grafica de variable p contra variable q. ¿Qué curva obtuvo? ¿Qué tipo de relación existe entre las variables gráficas? Explique su respuesta.

Escriba un enunciado que materialice la ley que relaciona a la variable p con la variable q. 3. MATERIALES Computador

Internet

Sala de sistemas

Simulador

4. PROCEDIMIENTO. Haz clic en el siguiente link para descargar el simulador. https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/fluid-pressure-and-flow

Figura 1. Simulador presión de fluido y flujo Tomado de proyecto Phet – Universidad de Colorado EEUU: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/fluid-pressure-and-flow

De las tres opciones que aparecen en la parte superior elija la opción - Torre de Agua – Explore el comportamiento del simulador, familiarícese con las opciones que ofrece y las herramientas para medir velocidad y presión. Fije una altura de la torre, mida la presión del aire a derecha, izquierda, arriba del recipiente, dentro del recipiente y a nivel de tierra, registre valores en cada punto. Escriba una conclusión.

Ahora llene completamente el tanque, destápelo y con ayuda del medidor de velocidad mida la velocidad de escape (tenga en cuenta que el vector velocidad siempre quede horizontal), observe como cambia la velocidad, escriba una conclusión.

Ahora fije una altura de la torre, llene el tanque completamente, destápelo, coloque el medidor de velocidad en el orificio de salida (tenga en cuenta que el vector velocidad siempre quede horizontal), pause el movimiento del agua, vuelva a llenar el tanque. Con ayuda de la regla mida la altura de vaciado (10 m), con la cinta métrica dispóngase a medir el alcance horizontal, registre datos de altura, alcance y velocidad de escape en la tabla 1. Repita este proceso para las alturas de vaciado propuestas en la tabla 1. (sugerencia juegue con el botón inicio - pausa para obtener las alturas de vaciado, velocidad y pueda medir el alcance.

Tabla 1. Altura, Alcance horizontal, Tiempo de vaciado y velocidad horizontal Altura de

Alcance

Tiempo de

Velocidad

vaciado

horizontal X

Vaciado

horizontal

H (m)

(m)

t (s)

Vx (m/s)

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Formulas necesarias. 

Alcance horizontal 𝑿 = 𝑽𝒙 . 𝒕



Velocidad horizontal 𝑽𝒙 = 𝑿/𝒕



Velocidad de escape 𝑽𝒆 = √𝟐. 𝒈. 𝑯

Análisis de resultados. 

Utilice Excel, construya la gráfica de Velocidad de escape contra altura (Ve contra H) en modo dispersión puntos, agregue línea de tendencia y ecuación (no olvide realizar el cambio de variable respectivo). ¿Qué curva obtuvo? ¿Existe alguna relación entre las variables físicas graficadas? ¿Cuál? ¿Qué concluye?



De acuerdo a la ecuación obtenida escriba un enunciado que relacione a la velocidad de escape Ve con la altura H.



Utilice la constante hallada en la ecuación y calcule la gravedad de Neiva, para ello iguale la constante a la expresión √𝟐. 𝒈

5. BIBLIOGRAFÍA

YOUNG, Hugh y FREEDMAN, Roger. Física Universitaria con Física Moderna, 12a Ed., Vol 2,

Pearson Educación, México, 2009. 896p. ISBN 978-607-442-

304-4

SERWAY, Raymond y JEWETT, John. Física para Ciencias e Ingeniería con Física Moderna, 7a Ed., Vol. 2, Cengage Learning, México, 2009. 896p. ISBN 978607-481-358-6 . 1608 – 1647, nació en Faenza y murió en Florencia, se le atribuye el invento del Barómetro “Yo proclamo que la fuerza que impide que el mercurio se caiga es externa y que esa fuerza proviene de fuera del tubo. Sobre la superficie del mercurio que permanece en la cubeta descansa el peso de una columna de cincuenta millas de aire…”

Evangelista Torricelli