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martes, 21 agosto 2018 español
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¿Cómo Funciona AulaFácil?

Retomando lo estudiado

Retomemos lo que últimamente estábamos estudiando.

Primeramente hacemos la figura siguiente:

termo e hidro

Si tuviésemos que resumir gráficamente lo estudiado recientemente podríamos representar como la figura que tienes encima:

1. El tubo es horizontal (entrada y salida se hallan a la misma altura del suelo horizontal).

2. El caudal o cantidad de agua por segundo valen lo mismo a la entrada y a la salida del tubo.

3. Cuando la sección del tubo es menor, aumenta la velocidad del fluido. A medida que el tubo adquiere menor sección, la velocidad del fluido crece.

4. El producto de los valores numéricos de la sección por la velocidad se mantiene la misma en todos los tramos de la tubería.

Teniendo en cuenta de que estamos hablando de fluidos “ideales”, es decir, que apenas tenga nada de viscosidad ni rozamientos ni se pueden comprimir.

Esencialmente te deben quedar claras:

a) A mayor velocidad, menor presión

b) A mayor superficie de la sección de paso de un fluido, menor velocidad

Nos queda por analizar otro concepto: A mayor sección, mayor presión (a menor sección, menor presión).

termo e hidro

En la figura tenemos parte de un tubo por donde circula el agua.

Puedes ver que esta parte de la tubería es irregular en cuanto al radio, no es el mismo en toda su longitud. Esto quiere decir también que las áreas de las secciones del tubo son diferentes (Se y Ss).

Tampoco es horizontal. Tiene dos alturas (h y h’) respecto a la horizontal (eje de abscisas).

No te olvides que estamos hablando de un fluido en movimiento dentro de un tubo.

En la zona más estrecha del tubo la velocidad del agua es v1m/seg y en la más ancha v2m/seg.

Un nuevo resumen de lo estudiado hasta aquí representamos en la siguiente figura:

termo e hidro

termo e hidro

 

4.55 Basándonos en la última figura:

termo e hidro

y sabiendo que el tubo en la parte más estrecha tiene un radio de 0,5m y 1m en la más ancha, y que la velocidad del agua en la zona más estrecha es de 3m/s, calcula la velocidad del agua en la zona de mayor radio, también en m/s.

Respuesta: 0,75m/s

Solución

La cantidad de agua que entra por segundo (caudal) Q, equivale al volumen de un cilindro 3m de altura (velocidad del agua por segundo) por el área de la base que equivale al área de la sección en la entrada: 

termo e hidro

Esta cantidad de agua que entra (azul oscuro) 2356litros/s ha de ser igual a la que sale.

Los 2,356m3 de agua al desplazarse hasta la salida del tubo ocupa el cilindro en azul oscuro de esa zona cuyo radio vale 1m.
La velocidad/s del agua en este lugar será la altura de un cilindro cuya área de la base es de 1m de radio, por lo tanto:

termo e hidro

4.56 ¿Podrías decir cuál de las presiones señalas en las dos últimas figuras es mayor y por qué?

Respuesta: Observando las figuras vemos que donde existe una presión de entrada p1 hay una velocidad de 3m/s y en la salida en la que la velocidad es de 0,75m/s el valor de la presión es p2.

Si a mayor presión corresponde menor velocidad significa que p2>p1 porque v2<v1.

4.57 ¿En qué zona del tubo se produce la mayor presión?

Respuesta: La mayor presión la encontramos en la zona cuya sección es mayor, en nuestro caso, a la salida.

Nota: Recuerda que el fluido está en movimiento, no se halla estático.

Podemos expresar el tercer concepto como:

termo e hidro

4.58 ¿Cómo comprobarías la validez del contenido del recuadro que tienes encima: a mayor sección, mayor presión?

Respuesta: Solución

En el comercio encontramos manómetros que sirven para medir la presión de los fluidos (la presión de las ruedas de un vehículo la medimos con un manómetro).

termo e hidro

Los manómetros nos indican la presión y si es en barias debes saber que 1 bar equivale a un millón de barias.

1 bar equivale más o menos a 1 atmósfera y también a 105 pascales y 1 pascal = 1N/m2 (lo estudiamos recientemente).

Volveremos a ocuparnos de las unidades de presión cuando estudiemos la presión atmosférica.

Si colocamos manómetros en lugares donde las secciones de un tubo por donde pasa un fluido son diferentes comprobaríamos presiones distintas:

termo e hidro

En las zonas de mayor sección de tubo, la presión es también mayor.

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