Creacion del dispositivo

Cuando se estudiaron los posibles dispositivos a utilizar, se necesito realizar diferentes técnicas de elaboración, este fue el resultado....

Experimentos

En la siguiente etapa se mostrarán distintos experimentos con diferentes diámetros para cada área del orificio, en el cual se dejará el recipiente abierto (sin tapa), luego se cerrará esta y se observará el resultado obtenido.

Experimento 1: Nuestro primer experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 4mm.

Experimento 2: Nuestro segundo experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 6mm.

Experimento 3: Nuestro segundo experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 8mm.

Experimento 4: Nuestro segundo experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 12mm.

Experimento 5: Nuestro segundo experimento consistió en evaluar la experiencia al perforar el recipiente con un orificio de diámetro 10mm.

Experimento 5

Experimento 4

Experimento 3

Experimento 2

Experimento 1

Elección de diseño:

Después de haber realizado los 5 experimentos, pudimos observar que en los experimentos 1, 2, 3 y 5 el fenómeno observado responde a lo que queremos demostrar, es decir, la velocidad de salida de agua por el orificio al tapar el recipiente es nula. Por otra parte en el experimento 4 el área de salida del orificio es muy grande (diámetro de 12mm) y el fenómeno de tensión superficial no es capaz de soportar el cambio de presiones que provoca las diferencias de presiones que ejerce el fluido al intentar salir del recipiente. Por esta razón decidimos que el diámetro máximo a realizar para esta experiencia es de 10mm para el área de salida del orificio. Sin embargo creemos que el prototipo debería tener un diámetro de 8mm dado que se presenta mejor el fenómeno y es un factor de seguridad. El área es suficientemente grande para ser vista por el observador.

"Tensión Superficial: Fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Hydrometra stagnorum) , desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad, por ejemplo."

Estimacion de costos

Al momento de iniciar este proyecto, teníamos pensado gastar no más de $12.500, debido las restricciones iniciales de éste. Luego de definir el experimento que se realizará, evaluamos los posibles costos de los materiales requeridos, haciendo el siguiente análisis. Para nuestro prototipo, necesitamos un recipiente transparente (que se pueda ver el agua en su interior), que pueda ser tapado para aislarlo del exterior y la presión no se altere dentro del recipiente. Para las distintas pruebas antes de llegar al prototipo final, utilizamos botellas de bebidas retornables (puesto que son más duras que las desechables y el material más parecido al modelo final). En el prototipo final pensamos utilizar acrílico, pero descartamos absolutamente la idea debido a su alto precio (alrededor de 60.000 pesos). Finalmente decidimos usar un embase de plástico o mica muy similar al de una botella retornable, ya que en los experimentos previos este material nos respondió de una forma esperada. Considerando el valor de las botellas retornables utilizadas en los experimentos previos y en un cilindro de un plástico resistente o mica, el valor aproximado de los gastos total es de $10000 máximo por el cilindro para el prototipo final.

Nuestro Proyecto

Presión Hidrostática (Botella con Orificio): Con referencia a la ecuación de continuidad de la energía de Bernoulli, centrados en la carga hidráulica (altura de energía específica).En este experimento se quiere verificar la ecuación de Bernoulli (referente a la carga hidráulica) que se define por la siguiente expresión:



Por medio de un recipiente cilíndrico en el que se ha hecho un orificio, mostraremos que es posible retener el fluido al cerrar la tapa, si el pequeño orificio está bajo el nivel del agua debido a la presión hidrostática. Al abrir la tapa mostraremos además que la velocidad de salida del recipiente se puede obtener también de la ecuación de Bernoulli debido a la diferencia de presiones.

Para el caso con la tapa puesta:





Como la Energía se conserva:





Para el caso con la tapa abierta se tiene:





Como la Energía se conserva:




Hacemos un pequeño agujero en la botella de plástico, cerca de la base, lo tapamos provisionalmente (por ejemplo con el dedo) y llenamos la botella completamente de agua, tapándola seguidamente.

Al quitar el dedo del agujero se observa que no sale agua. Pero, al quitar la tapa de la botella, observamos que sale un chorro de agua por el orificio.

Al mantener la botella con la tapa puesta, la presión interna sobre el agujero (la presión ejercida por el aire contenido en la botella más la presión ejercida por la columna de agua que hay por encima del agujero) es igual a la presión externa (la presión atmosférica) Por esto no sale agua por el agujero.

Si quitamos la tapa, permitiendo que el aire (y la presión atmosférica) entre por la parte superior de la botella, se rompe el equilibrio anterior. La presión interna sobre el agujero (la presión atmosférica en el interior de la botella más la presión ejercida por la columna de agua sobre el agujero) es superior a la presión externa (la presión atmosférica). Esta diferencia de presión impulsa el agua fuera de la botella.