VELOCIDAD DE SALIDA POR UN ORIFICIO

VELOCIDAD DE SALIDA POR UN ORIFICIO

INTRODUCCION

El teorema de Torricelli, fundamenta sus bases en el teorema de Bernoulli, 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 de la presión. El teorema de Torricelli es una aplicación del teorema 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.

OBJETIVOS.

• Aplicar el teorema de Torricelli para determinar la velocidad de salida de un líquido a través de un orificio de un depósito.
• Analizar la trayectoria que sigue el chorro de agua.

MARCO TEORICO:

Se utiliza para esta práctica el teorema de Torricelli puesto que se supone que el diámetro de la tapa del balde  de plástico es grande en comparación con el orificio de salida del fluido, la velocidad en la parte superior del balde  es menor puesto que a mayor área menor velocidad, por lo tanto se puede considerar que en comparación con el área del orificio esta velocidad será casi cero. La parte superior del balde  y el orificio no están tapado por lo tanto están abiertos a la atmosfera, por lo que la presión en ambos puntos es igual a la presión atmosferica2 P1=P2. De esta manera la ecuación de Bernoulli se transforma en:

                                    (1)[pic 1]

Es decir:

                                                                        (2)[pic 2]

Por otro lado el fluido (agua) que sale por el orificio a partir de cierta altura adquiere un alcance horizontalmente, el cual se puede determinar de acuerdo a la siguiente ecuación:

                           (3)[pic 3]

Se tapa el balde en la parte superior lo cual hace que el fluido que sale por el orificio sea mínimo y por lo tanto el cambio de la altura del fluido respecto a las medidas del balde  también sea mínimo. Lo anterior es otro caso especial de la ecuación de Bernoulli que se da cuando el fluido se mueve, pero su altura no cambia mucho; es decir, cuando y1=y2. En este caso la ecuación de Bernoulli se transforma en:

                              (4)[pic 4]

HIPÓTESIS

Un depósito cilíndrico, de sección S1 tiene  orificios muy pequeños en el parte frontal de sección S2, mucho más pequeños que S1. Aplicamos el teorema de Bernoulli a los puntos (1) y (2) situados en la superficie libre del fluido y en el centro del orificio inferior.

[pic 5]

Suponiendo que la velocidad del fluido en la sección mayor S1 es despreciable v1@ 0 comparada con la velocidad del fluido v2 en la sección menor S2.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

 Material

 1. Un recipiente (balde) con capacidad de al menos 2 litros.

2. Agua (Laboratorio).

Procedimiento

1. Vuelva a llenar el recipiente con agua y ahora destape los tres orificios y observe el comportamiento de la velocidad de salida líquido del, así como el alcance horizontal que tiene cada uno.

2.        Vuelva a tapar los orificios y llene nuevamente el recipiente con agua. Coloque la tapa del recipiente, procurando que quede bien cerrado para evitar la entrada o salida de aire.

3.        Bajo esas condiciones, destape únicamente el orificio del fondo y observe lo que sucede con el líquido al salir por esta abertura. Intente explicar el fenómeno que observa.

4.        Tape el orificio y vuelva a llenar el recipiente con agua sin colocarle la tapadera, enseguida destape el orificio de la parte media y observe su velocidad de salida. Ahora, sople fuertemente hacia el interior del recipiente por su abertura superior de modo que se produzca una presión sobre el líquido y, bajo esas condiciones, observe la nueva velocidad de salida del líquido ¿Se observa alguna diferencia en la velocidad de salida sin soplar y soplando aire hacia el interior del recipiente?

5.        Tape el orificio y llene nuevamente el recipiente sin colocar la tapadera. Bajo esas condiciones, destape el orificio de la parte media. Usando un procedimiento similar al del punto anterior, succione al máximo posible el aire del interior del recipiente y observe si se producen cambios en la velocidad de salida del líquido por el orificio.

ANALISIS DE DATOS Y REUSLTADOS

1. Describa el resultado obtenido cuando se realizó el experimento señalado en el paso número 4 de este objetivo.

Despues de observar el proceso de este punto, se llego a la conclusion del resulta que la velocidad era constante sin el tapon en el orificio numero 2.

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