Informe De Vasos Comunicantes 71t4b

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PRACTICA DE VASOS COMUNICANTES

1.-INTRODUCCIÓN El sistema relacionado con la denominación de vasos comunicantes se constituye por dos o más recipientes unidos entre sí y que contienen líquidos. Dentro de ellos, el nivel del fluido se encuentra por encima de la zona de comunicación entre los vasos y, debido a la presión atmosférica que soportan, alcanza la misma altura en cualquiera de ellos. La teoría que explica este principio busca establecer las condiciones de equilibrio que lo regulan y a partir de ella se consiguen llevar a la práctica diversas aplicaciones de los vasos comunicantes.

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS 2-.OBJETIVOS    

Comprobar en la práctica la teoría de vasos comunicantes. Identificar el fenómeno de los vasos comunicantes. Demostrar lo que sucede cuando dos o más recipientes se comunican. Llevar con éxito el experimento.

3-.MARCO TEÓRICO

CONCEPTO. Vasos comunicantes es el nombre que recibe un conjunto de recipientes comunicados por su parte inferior y que contienen un líquido homogéneo; se observa que cuando el líquido está en reposo alcanza el mismo nivel en todos los recipientes, sin influir la forma y volumen de estos. Cuando sumamos cierta cantidad de líquido adicional, éste se desplaza hasta alcanzar un nuevo nivel de equilibrio, el mismo en todos los recipientes. Sucede lo mismo cuando inclinamos los vasos; aunque cambie la posición de los vasos, el líquido siempre alcanza el mismo nivel. Esto se debe a que la presión atmosférica y la gravedad son constantes en cada recipiente, por lo tanto la presión hidrostática a una profundidad dada es siempre la misma, sin influir su geometría ni el tipo de líquido. Blaise Pascal demostró en el siglo XVII, la presión que se ejerce sobre un mol de un líquido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas direcciones (Principio de Pascal).

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FUNDAMENTOS FÍSICOS. Dos recipientes de secciones S1 y S2 están comunicados por un tubo de sección S inicialmente cerrado. Si las alturas iniciales de fluido en los recipientes h01 y h02 son distintas, al abrir el tubo de comunicación, el fluido pasa de un recipiente al otro hasta que las alturas h1 y h2 del fluido en los dos recipientes se igualan.

Si h01>h02, la altura h1 del fluido en el primer recipiente disminuye y aumenta la altura h2 en el segundo recipiente. La cantidad total de fluido no cambia, de modo que S1h1+S2h2=S1h01+S2h02= (S1+S2)heq Donde heq es la altura final de equilibrio. Vamos ahora a deducir la función que describe la evolución de la altura h1 o h2 con el tiempo t. NOTA:

Galileo dedujo lo siguiente: cuando vertemos un mismo fluido dentro de varios vasos de diferentes formas comunicados entre sí, la altura que alcanza el fluido es la misma para todos ellos. Sin embargo si a los vasos echamos líquidos diferentes, las alturas que ocupan los líquidos es la siguiente. El más denso de todos estará abajo y el más ligero ocupará la altura más alta. En medio los demás según razón inversa

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FUNCIONAMIENTO Sirven para demostrar que la presión hidrostática sólo depende de la altura. En nuestro caso consta de cuatro recipientes de vidrio de diferente capacidad y forma unidos en su parte inferior por un tubo metálico que va cerrado por uno de los extremos. Al verter el líquido en uno cualquiera de los vasos se observa que en todos ellos alcanza la misma altura. APLICACIONES  Los canales entre ríos o entre mares son cursos de agua que unen ríos o mares. Funcionan en compartimentos o puertas herméticas que hacen posible el llenado o vaciado del agua. Esto sirve para vencer los distintos niveles de agua  Las esclusas sirven para que las embarcaciones salven diferencias de nivel. La embarcación entra en la esclusa. Esta se llena de agua para igualar el nivel con la siguiente esclusa. A partir de ese momento, la embarcación puede pasar a esta esclusa, y así sucesivamente.

 Las instalaciones municipales suelen aprovechar este principio de vasos comunicantes para suministrar agua a las viviendas  En el baño es imprescindible usar el sifón que sirve para trasvasar agua y aislar.

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS  Manómetro. Prensa hidráulica.  Al menos desde la época de la Antigua Roma, se emplearon para salvar desniveles del terreno al canalizar agua con tuberías de plomo. El agua alcanzará el mismo nivel en los puntos elevados de la vaguada, al actuar como los vasos comunicantes, aunque la profundidad máxima a salvar dependía de la capacidad del tubo para resistir la presión.  En las ciudades se instalan los depósitos de agua potable en los lugares más elevados, para que las tuberías, puedan funcionar como vasos comunicantes, distribuyan el agua a las plantas más altas de los edificios con suficiente presión.

 Las complejas fuentes del periodo barroco que adornaban jardines y ciudades, empleaban depósitos elevados y mediante tuberías como vasos comunicantes, impulsaban el agua con variados sistemas de surtidores. Las prensas hidráulicas se basan en este mismo principio y son muy utilizadas en diversos procesos industriales.  Las instalaciones municipales suelen aprovechar este principio de vasos comunicantes para suministrar agua a las viviendas

 Esto sirve para vencer los distintos niveles de agua Las esclusas sirven para que las embarcaciones salven diferencias de nivel.  La embarcación entra en la esclusa. Esta se llena de agua para igualar el nivel con la siguiente esclusa. A partir de ese momento, la embarcación puede pasar a esta esclusa, y así sucesivamente.

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS MANÓMETRO

El manómetro (del gr. μανός, ligero y μέτρον, medida) es un instrumento de medición para la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados. Se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para medir la presión de líquidos o de gases.

CARACTERÍSTICAS Y TIPOS DE MANÓMETROS Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor presión manométrica; dichos aparatos reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. La presión manométrica se expresa ya sea por encima, o bien por debajo de la presión atmosférica. Los aparatos que sirven exclusivamente para medir presiones inferiores a la atmosférica, o negativas, se llaman vacuómetros. También manómetros de vacío.

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS MANÓMETRO DE DOS RAMAS ABIERTAS Estos son los elementos con los que se mide la presión positiva, estos pueden adoptar distintas escalas. El manómetro más sencillo consiste en un tubo de vidrio doblado en U que contiene un líquido apropiado (mercurio, agua, aceite, entre otros). Una de las ramas del tubo está abierta a la atmósfera; la otra está conectada con el depósito que contiene el fluido cuya presión se desea medir. El fluido del recipiente penetra en parte del tubo en ∪, haciendo o con la columna líquida. Los fluidos alcanzan una configuración de equilibrio de la que resulta fácil deducir la presión absoluta en el depósito.

MANÓMETRO TRUNCADO El llamado manómetro truncado sirve para medir pequeñas presiones gaseosas, desde varios hasta 1 Torr. No es más que un barómetro de sifón con sus dos ramas cortas. Si la rama abierta se comunica con un depósito cuya presión supere la altura máxima de la columna barométrica, el líquido barométrico llena la rama cerrada.

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4-.MATERIALES      

6 botellas de 3 litros. Un grifo de agua. Manguera transparente de nivel (1/4”). Silicona. Wincha. Agua.

5-.PROCEDIMIENTO  Perforar las botellas a una altura de 15 cm, el diámetro del agujero es de 1/4”.

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS  Cortar la manguera transparente, cada una de 1m de largo.

 Unir la mangueras transparentes con las botellas (el espacio de botella a botella es un 1m).

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 En la última botella conectamos un grifo de agua esta llave nos permitirá el escape del agua al finalizar el experimento.

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS  Primer momento: todas las válvulas abiertas (presencia de la presión atmosférica) y el grifo de agua cerrado.  Segundo momento: se cierra las 2 válvulas primeras (, las otras 4 válvulas abiertas y el grifo de agua cerrado.  Tercero momento: las 2 válvulas centrales cerradas, las de los costados abiertas y el grifo cerrado.  Cuarto momento: las 2 primeras válvulas cerradas, las 2 últimas válvulas cerradas, y las 2 válvulas centrales abiertas y el grifo cerrado.  Quinto momento: todas las válvulas cerradas y el grifo de agua cerrado.  Sexto momento: todas las válvulas cerradas y el grifo de agua abierto. 6-.RESULTADOS  Primer momento se pudo observar que al estar abiertas todas las botellas (con presencia de presión atmosférica) el agua tiene el mismo nivel en todas las botellas con una altura de 20 cm de la superficie.  Segundo momento se pudo observar que al cerrar las dos primeras botellas sin presión atmosférica el nivel de agua de estas se mantiene a una altura de 15 cm, a diferencia de las otras botellas ( abiertas ) con el efecto de la presión atmosférica alcanzaron un nivel de agua de 22,5 cm desde la superficie.  Tercer momento se pudo apreciar que al cerrar las botellas centrales, estas mantienen un nivel de agua de 15 cm (nivel de manguera), a diferencia de las botellas que se encuentran en los extremos del experimento el nivel del agua fue de 20 cm.  Cuarto momento se observó que la dos primeras botellas cerradas alcanzaron un nivel de agua de 15 cm (nivel de manguera), las dos botellas centrales abiertas y con efecto de presión atmosférica alcanzaron un nivel de agua hasta el pico de botella, y en las dos últimas botellas cerradas se observó que no había ingreso de agua a estas .

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS  Quinto momento se pudo apreciar que al mantener todas las tapas cerradas incluido el grifo estas se llenaron a un nivel de agua de 17 cm (nivel de manguera).  Sexto momento se observó que al mantener todas las botellas cerradas a excepción del grifo de agua vierto este mantuvo un nivel de agua constante a nivel de manguera (15 cm). 7-.CONCLUSIONES Gracias a la observación anteriormente hecha se pudo llegar a las siguientes conclusiones:  Las botellas que encontraban cerradas mantenían el nivel de agua a una altura constante (nivel de manguera).  Las botellas que se encontraban abiertas estaban bajo el efecto de la presión atmosférica.  Las botellas que se encontraban abiertas aumentaban su nivel de agua hasta una altura constante con las otras botellas que también se mantenían abiertas.  En el cuarto momento se concluyó que el agua ingreso solo hasta las botellas centrales que estaban abiertas y que por efecto de la presión del aire retenida en las dos últimas botellas este no permitió el ingreso del agua.  En el quinto momento se concluyó que el nivel del agua ingreso sin dificultades a todas las botellas a una altura constante , luego de cierto tiempo la presión de aire contenida en cada una de estas botellas genero la desconexión de la llave principal que suministra agua a las botellas , expulsando así aire con presión.  En el sexto momento se concluyó que al mantener todas las botellas cerradas y el grifo abierto el caudal del agua era constante y esta se mantenía a nivel de 15 cm de la superficie

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS 8-.ANEXOS

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UAP - MECANICA DE FLUIDOS 8-.BIBLIOGRAFIA. https://es.wikipedia.org/wiki/Vasos_comunicantes https://www.upct.es/seeu/_as/divulgacion_cyt_09/Libro_Historia_Ciencia/web/vaso s_comunicantes.htm http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/vasos/vasos.htm https://www.ecured.cu/Vasos_comunicantes

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