Proyecto Brazo H

Postítulo en física para educación media 2017

Resumen La hidráulica es una rama de la física y la energía que se relaciona con el estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. Con el fin de entender algunas ideas de hidráulica, se construyó un brazo hidráulico el cual pone en juego los principios físicos en los que se basan los circuitos hidráulicos utilizando en numerosas maquinas y herramientas. El principio más importante de la hidráulica y que se pretende ejemplificar con este proyecto es el de pascal que dice que la fuerza ejercida sobre un líquido se transmite en forma de presión sobre todo el volumen de un líquido y en todas direcciones. La importancia de entender cesto, recae en el uso de la tecnología hidráulica el cual es muy variado y la podemos encontrar en el ámbito industrial y en la vida cotidiana, por ejemplo al usar una gata hidraulica para levantar el auto y cambiar una rueda.

Introducción Desde siempre el hombre ha buscado la manera de disminuir el esfuerzo necesario para llevar a cabo una determinada tarea. En este sentido la hidráulica, rama de la física que estudia las propiedades mecánicas de los fluidos, ha sido una gran aliada. Por ejemplo ¿Cómo es que un automóvil se frena al aplicar una mínima fuerza sobre el pedal de freno? O ¿Cómo es que un artefacto tan pequeño como una gata hidráulica puede levantar un automóvil?. Estos ejemplos son aplicaciones comunes del principio de Pascal, el cual dice que: “Una presión externa aplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente a través del volumen del líquido”. Este prioyecto consiste en la construcción de un brazo mecánico que sirve para levantar objetos a distancia, si la comparamos con una maquina como una grúa, podemos apreciar su utilidad. Para realizar el proyecto, utilizamos principalmente jeringas y las mangueras para darle movimiento a lo que más tarde conformará el brazo hidráulico. Utilizamos cartón para construir las partes, palitos de brochetas y pegamento para unirlas.

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Marco teórico ¿Qué sucede con los cuerpos al aplicar presión? Al aplicar una fuerza sobre una determinada superficie, estamos haciendo presión. Los cuerpo según su naturaleza pueden responder de diferentes maneras al ser sometidos a una presión determinada. Por ejemplo en un sólido la presión ejercida sobre el será la misma que este ejerce sobre la superficie, lo cual dependiendo de la forma del sólido puede producir un efecto deformador.

En un líquido la presión se transmite en todas direcciones lo cual es conocido como “principio de Pascal”

Principio de Pascal Blaise Pascal fue un matemático y físico francés que vivió entre los años 1623 y 1662. También fue filósofo y escritor, y ha contribuido al mundo de las matemáticas, ciencias naturales y física con grandes descubrimientos, pero sobre todo Pascal es conocido por sus investigaciones sobre los fluodos y el estudio de

Postítulo en física para educación media 2017 conceptos como la presión y el vacío. Gracias a todas estas investigaciones, Pascal enunció su ley más importante: La Ley De Pascal o lo que es lo mismo El Principio De Blaise Pascal. “La presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido” Fluido poco compresible: que al hacer una fuerza (presión) sobre el fluido (comprimirlo) su volumen se reduce muy poco. Si no se reduce nada es un fluido incompresible. En equilibrio: que no se mueve. Veamoslo en un ejmplo: En la imagen se puede apreciar que si llenamos una jeringuilla de agua o cualquier otro fluido poco compresible y metemos la jeringuilla en un globo con agujeros y presionamos el fluido veremos cómo este fluido sale por todos los agujeros del globo, con la misma intensidad y presión. Ésta sería una explicación práctica del principio de Pascal. La presión que ejercemos sobre la jeringuilla se transmite al líquido que hay dentro, y además se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y a todos los puntos de ese fluido. Cualquier presión aplicada externamente se transmite a todas las partes del fluido encerrado. ¿Para qué sirve el principio de pascal? El Principio de Pascal nos sirve fundamentalmente para levantar pesos muy grandes con muy poca fuerza, como se demuestra en las prensas hidráulicas, elevadores, frenos…etc. En el sector de la maquinaria industrial el Principio De Pascal se utiliza muchísimo. Veamos la explicación de todo esto con un ejemplo.

Postítulo en física para educación media 2017 La Prensa Hidraúlica La fórmula de la Presión (P) es: 𝐹

Presión = Fuerza/Área  𝑃 = 𝐴 Apliquemos el principio de pascal con una prensa hidraúlica para levantar fácilmente un coche de 1.000 kg. En la imagen se observa una prensa hidraulica o elevadora hidraulica:

En la imagen se tien un auto de 1000 kg encima de un disco con un radio de 2 metros y por otro lado tenemos otro disco de 0.5 metros y luego el depósito lleno de agua. La presión o fuerza que tenemos que ejercer en el disco pequeño ¿será la necesaria para poder elevar el coche de 1000 kg? F1= Fuerza que tenemos que ejercer en el disco pequeño. A1 = El área o superficie del disco pequeño F2= Fuerza en el disco grande A2= Área o superficie del disco grande. El principio de Pascal nos dice que esas 2 presiones son iguales, es decir, la presión ejercida en el disco pequeño y la presión ejercida en el disco grande. P1 es la presión para el disco pequeño y P2 la presión para el disco grande….tenemos entonces: 𝐹1

𝑃1 = 𝐴1 𝐹2

𝑃2 = 𝐴2

Postítulo en física para educación media 2017 Según Pascal las dos son iguales: 𝐹1 𝐴1

𝐹2

𝐴2

= 𝐴2 por tanto 𝐹2 = 𝐹1 ∗ 𝐴1

Caracterización y ejecución del proyecto Problema Necesidad de mostrar de manera dinámica y con elementos de fácil acceso y/o reciclados la aplicación de conceptos físicos.

Objetivo Construir un brazo hidráulico usando materiales de bajo costo, fácil acceso y/o reciclados, para comprender y aplicar el principio de Pascal. Justificación Por medio de este proyecto se pretende mostrar de manera dinámica y con elementos de bajo costo como se aplica el principio de Pascal. A su vez comprender como por medio de la fuerza y la presión se puede originar movimientos que puedan ser usados por la tecnología en favor de su desarrollo. Materiales y procedimientos Para llevar a cabo el proyecto se necesitan - 8 jeringas (10 ml o más) - Palillos para brochetas (10 ) - Cartón - Manguera flexible (1,5 m) - Ligas de plástico - Alambre 2mm (40 cm) - Cinta adhesiva, pegamento liquido y silicona - Regla, lápiz, tijeras, corta cartón. - Alicate

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Para llevar a cabo el proceso se recomienda seguir las instrucciones en el siguiente link https://www.youtube.com/watch?v=R82cqi4JLV8

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Resultado ¿Cómo se aplica el principio de Pascal en el brazo realizado en el proyecto? Al aplicar una presión en una de las jeringas, esta se transmite a través de la manguera aplicando la misma presión en la jeringa a la que está conectada. Esta presión se traduce en que el brazo transforma la fuerza aplicada en otra resultante la que modifica la magnitud, el sentido o la dirección (según la disposición de las jeringas) o una combinación de estos.

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INFORME DE PROYECTO

Profesor:

Estudiantes:

Patricio Anderson Redlich

Sergio Montiel Contreras Alejandro Quinteros Vargas Marco Mancilla Espinoza

Puerto Montt 10 Marzo, 2018