Teorema de torricelli ,informe de laboratorio

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Práctica: Teorema de Torricelli

Laboratorio de Física II, Universidad Del Atlántico, Barranquilla

Resumen

En el presente informe se abarcó el estudio del teorema de Torricelli, en el cual, a una altura específica en un recipiente, se determinó la velocidad de salida de un fluido por medio de un orificio; con la experiencia se pudo observar que la altura a la cual esté situado el orificio y la velocidad de salida del fluido, presentan una relación directamente proporcional entre sí. Adicionalmente se realizaron algunos cálculos y gráficas, con el fin de demostrar si se cumple el teorema de Torricelli.

Palabras claves

Caudal, profundidad, teorema de Torricelli

Abstracta

 Thais reporte cobarde te sud of Torricelli teorema, in chicha, at a especifica huich in a conteiner, te éxito velocista of a fluid rough en orífice es determinad; Mitch experiencia, ir das observad chat te huich at chicha te orífice es locales and te fluid atleta velocista presenta a relationship directly proportional to each other, because rough te orífice, te fluid atleta velocista will be higher, if there es greater depth. Additionally, some calculations and graphs were carried out, in order to demonstrate if Torricelli teorema es fulfilled.

Keywords

Flow, depth, Torricelli teorema

1.  Introducción

En la presente experiencia de laboratorio, se tiene como finalidad la compresión de los

conceptos y principios vinculados al teorema de Torricelli y a partir de estos poder hallar de manera experimental la gravedad, error relativo y demás, como también llevar a cabo la elaboración de gráficas que permitan analizar mejor la experiencia, haciendo uso a su vez, del simulador o plataforma virtual Phet colorado

2.  Fundamentos Teóricos

Los fluidos hacen parte de la vida cotidiana del ser humano debido a que están involucrados en muchos ámbitos de ésta.

La mecánica de fluidos es la rama de la física que estudia el comportamiento de los fluidos que están en reposo o en movimiento, y con ello las fuerzas que las originan. Para poder estudiar el comportamiento de los fluidos se deben tener en cuenta algunos principios:

Principio de continuidad

En la mecánica de fluidos, el principio de continuidad está dado por una ecuación, en la cual, el flujo de masa que pasa a través de una superficie cerrada (S) debe ser igual a la disminución por unidad de tiempo de la masa de fluido contenido en su interior.

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Donde

• V = Representa el volumen
• T = Tiempo

Principio de Bernoulli

Establece que en un líquido incompresible y no viscoso, la suma de la presión hidrostática, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen, es constante a lo largo de todo el circuito.

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Teorema de Torricelli

Es una   aplicación   del principio de Bernoulli ya que estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un orificio, bajo la acción de la gravedad; fundamenta sus bases en este principio, el cual indica que cuando disminuye  la presión de un fluido en movimiento, aumenta su velocidad.  Adicionalmente   indica   que   la   energía   total   de un sistema de   fluidos   con   flujo   uniforme, permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo; siendo   el   resultado   que   para   el   aumento de velocidad del  fluido existe una compensación por parte de una disminución en la presión.

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Figura 1. Representación del teorema de Torricelli.

La velocidad de salida del flujo por un agujero, depende de la diferencia de la elevación entre la superficie libre del fluido (Es decir la que está en contacto con el ambiente exterior) y  la altura del agujero o boquilla. Para determinarla   velocidad   del   flujo   que   se   obtiene   en   el   agujero, se utiliza la ecuación de Bernoulli entre el punto de referencia en la superficie del fluido y el punto donde se presenta el flujo por el agujero

3.  Desarrollo experimental

Para llevar a cabo la práctica de laboratorio con la temática de presión hidrostática, se utilizaron los siguientes recursos:

• Computador
• Plataforma virtual Pete colorado
• Guía de laboratorio.
• Simulador Pete Colorado
• Botella plástica de 3 litros
• Cinta métrica 
• Cinta aislante

Ingresar al simulador de Phet colorado:https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/fluid-pressure-and-flow/latest/fluid-pressure-and-flow.html?simulation=fluid-pressure-and-flow&locale=es 

Primera parte

• Escoger la opción: Torre de agua.

• Seleccionar el agua como el fluido dentro del tanque.
• Activar la cinta métrica y medir la altura h (m) desde el orificio a la superficie del agua.
• Activar el sensor de velocidad y medir la velocidad v (m/s) de salida del orificio.
• Disminuir la altura h y completar la tabla 1

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Figura 2. Montaje experimental de la torre de agua.

Segunda parte

• Dar clic en mantener el nivel del líquido.
• Activar la regla.
• Variar la altura de salida del líquido y determine su respectivo alcance horizontal.
• Registrar los dados en la tabla 2.

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Figura 3. Montaje experimental.

Tercera parte

• Realizar cinco perforaciones a la botella de agua.
• Los diámetros de los orificios deben ser iguales y no mayores a 4mm.
• Con la cinta aislante, sellar todos los orificios y llenar completamente la botella con agua.
• Tapar la parte superior de la botella con la tapa, sin aplicar fuerza sobre las paredes de la botella.
• Destapar cuidadosamente los orificios de la botella uno por uno y observar qué ocurre con la caída del líquido en cada uno de los orificios.

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Figura 4.Representación de los agujeros en la botella.

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