Diseñar y crear un robot hidráulico

RESUMEN

A principios del tercer semestre de ingeniería de Sistemas, en el programa de Física y Laboratorio II, el docente Ricardo Hernández estableció los temas que se van a ver a lo largo del período académico.

En el primer corte se pide el desarrollo de un Robot Hidráulico para demostrar con esta práctica los Principios de Pascal, de Bernoulli y de Torricelli.

Este Robot fue desarrollado por nosotros en varias jornadas de trabajo dentro y fuera de la Institución, recibimos asesoría del docente para aplicar de una manera correcta los Principios de los físicos anteriormente mencionados, también nos guiamos por una serie de videos publicados en la página web de YouTube.

La obtención de materiales para el desarrollo del Robot se hizo de manera gradual. Como resultado obtuvimos una ampliación de nuestros conocimientos acerca de la Hidrostática y la Hidrodinámica, que nos sirven para tener muy en cuenta en el momento de avanzar con la temática establecida a inicios del semestre; al desarrollar esta práctica también se creó una gran amistad entre nosotros los integrantes porque es muy importante el trabajo en equipo, ya que se pueden obtener varias alternativas y llegar a una decisiónóptima.

1. JUSTIFICACIÓN

El presente trabajo se desarrolla con el fin de llevar a cabo la práctica de los Principios de Pascal, de Bernoulli y de Torricelli, a través del desarrollo de un Robot Hidráulico.

Es un Robot Hidráulico el proyecto que se desarrolla porque así fue establecido en la temática del programa de Física y Laboratorio II, ya que esta práctica cumple con los requerimientos en las leyes de Hidrostática e Hidrodinámica.

Este proyecto es importante porque se aclaran algunas dudas que se presentan al estudiar la parte teórica del Principio de Pascal.

2. OBJETIVOS

2.1OBJETIVO GENERAL

Diseñar y crear un robot hidráulico.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Recolectar información sobre el funcionamiento de robot hidráulico u otras aplicaciones hidráulicas.

• Identificar las leyes de la hidrodinámica y la hidrostática, junto con los Principios dePascal, de Bernoulli y de Torricelli; que aplican las maquinas hidráulicas.

• Buscar información sobre la construcción de robots hidráulicos.

3. MARCO TEÓRICO

LA PRESIÓN: (símbolo p) es una magnitud física que mide como la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie (esa magnitud es escalar), y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir,equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.

Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la presión. La definición anterior puede escribirse también como:

donde:

, es la fuerza por unidad de superficie.

, es el vector normal a la superficie.

, es el área total de la superficie S.

PRESIÓN HIDROSTÁTICA E HIDRODINÁMICA.

Artículo principal: Presión en un fluido.

En un fluido en movimiento la presión hidrostática puede diferir de la llamada presión hidrodinámica por lo que debe especificarse a cual de las dos se está refiriendo una cierta medida de presión.

PRESIÓN DE UN GAS.

En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el resultado macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas:

Para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una velocidad aleatoria promedio vrms contenido en un volumen cúbico V las partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.

La presión puede calcularse entonces como

(gas ideal)

Este resultado es interesante y significativo no sólo por ofrecer una forma de calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica observable, la presión, con la energía cinética promedio por molécula, 1/2 mvrms², que es una magnitud microscópica no observable directamente. Nótese que el producto de la presión por el volumen del recipiente es dos tercios de la energía cinética total de las moléculas de gas contenidas.

PROPIEDADES DE LA PRESIÓN EN UN MEDIO FLUIDO

1. La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.

2. La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto sólo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.

3. En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presión o superficie isobárica.

DENSIDAD: En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad

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