E mpuje uje D i nám námi co
AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU
GUÍA DE PRACTICA N° 10
CURSO:
HIDRAULICA. DOCENTE:
Ing. QUISPE ESTRADA, Misael Saúl INTEGRANTES:
SECCIÓN:
Hidráulica
POMA
CARBAJAL CARRANZA, Jamyr
TOVAR FLORES, Branny
DIAZ GAMARRA, Jose
AI -1061
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E mpuje Dinámico
HUANCAYO PERÚ –
GUÍA DE PRACTICA N° 10
Empuje Dinámico en una Esfera en Caída. 1. TEMA:
EMPUJE DINÁMICO RESUMEN La finalidad de esta práctica es la determinación del empuje dinámico de una esfera en caída en diferentes sustancias (agua, aceite y jabón líquido) mediante un experimento sencillo. Esta práctica se realizó con ciertas incertidumbres y el difícil manejo de los instrumentos, la precisión en las tomas de datos (como el tiempo), etc. Se comprobará en base a la teoría y observaciones realizadas en el laboratorio de la universidad.
INTRODUCCION
Los fluidos en movimiento ejercen fuerzas sobre los cuerpos que están de por medio. La ecuación de la cantidad de movimiento permite en muchos casos evaluar estas fuerzas. Sin embargo, es la teoría de la capa limite la que proporciona las bases para un análisis más minucioso y exacto, complementado con coeficientes que se determinan experimentalmente. Para el ingeniero civil el interés se centra en poder averiguar el empuje dinámico del aire sobre estructuras como chimeneas, torres, edificios, puentes, etc. y el empuje dinámico del agua sobre pilares, rejillas, compuertas, etc. Los conceptos aquí estudiados pueden servir también para una explicación del fenómeno de arrastre de s6lidos en los ríos.
2. PROPÓSITO/OBJETIVO/LOGRO:
Calcular la fuerza de arrastre. Conociendo la viscosidad del líquido (agua), el peso específico de las esferas. Conociendo el peso específico de las esferas, calcular la viscosidad de los otros líquidos.
Hidráulica
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3. EQUIPOS A UTILIZAR:
Cronómetro.
Probeta Graduada
Termómetro
Vernier
4. MATERIALES E INSUMOS:
Agua
Aceite
Hidráulica
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Esfera
Jabón liquido
5. NOTAS DE SEGURIDAD: - Asegurarse trabajar con cuidado para no causar daño y romper algún equipo.
6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Añadir el agua a la probeta.
Con el termómetro medir la temperatura del agua en y buscar en los gráficos el peso específico y viscosidad cinemática del agua. Las temperaturas: AGUA: 16°C ACEITE: 17.8°C JABON LIQUIDO: 19.8°C
Hidráulica
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E mpuje Dinámico
Con el termómetro medir la temperatura del agua en y buscar en los gráficos el peso específico y viscosidad cinemática del agua.
Echar las esferas a la probeta y medir el tiempo que demora entre los dos puntos preestablecidos y con ello calcular la velocidad.
Proceder de la misma forma con las distintas esferas. Calcular el peso específico de las esferas.
Esfera
Diámetro (m)
Peso (kg)
Peso Específico (kg/m3)
Vidrio pequeña Vidrio mediana Plástico grande
0.011 0.016 0.022
0,00171 0,00503 0,00912
2453.688 2345.359 1635.792
Hidráulica
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E mpuje Dinámico
7. PROCESAMIENTO DE DATOS 7.1 Datos de las esferas TABLA 1 DATOS DE LAS ESFERAS
Esfera
Diámetro (m)
Peso (kg)
Vidrio pequeña
0.011
0,00171
Peso Específico(kg/ m 3) 2453.896
Vidrio mediana
0.016
0,00503
Plástico grande
0.022
0,00912
PROBETA
0.06
volumen(m 3)
densidad
AREA
6.96*10-7
250.102
0.00009 503
2346.082
2.144*106
239.113
0.00020 106
1635.874
5.575*106
166.729
0.00038 013
7.2 Datos de los fluidos
TABLA 2 DATOS DE LIQUIDOS
Líquido Temperatura (°c)
Peso Peso Viscosidad específico Específico teórico Práctico 3 (kg/m ) (kg/m3) 1261 906.194 0.45895
densidad practico
densidad teórico
92.359
128.521
Jabón liquido
19.8
Aceite
17.8
0.04708
920
804.424
81.987
93.767
Agua
16
0.02763
1000
877.876
89.473
101.920
Hidráulica
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E mpuje Dinámico
7.3
Calculando tiempos y velocidades con cada fluido
JABON LIQUIDO
JABON LIQUIDO 1.024 KG
ESFERA DE VIDRIO PEQUEÑA Lectura 1 2
Distancia (m)
Tiempo (s)
0.4 0.4
17.41 17.31
PROMEDIO
Velocidad (m/s) 0.02298 0.02311
0.02304
ESFERA DE VIDRIO MEDIANA Lectura 1 2
Distancia (m)
Tiempo (s)
0.4 0.4
9.13 9.1
PROMEDIO
Velocidad (m/s) 0.04381 0.04396
0.04388
ESFERA DE PLASTICO GRANDE Lectura 1 2 PROMEDIO
Hidráulica
Distancia (m) 0.4 0.4
Tiempo (s) 19.04 19.13
Velocidad (m/s) 0.02101 0.02091
0.02096
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E mpuje Dinámico
ACEITE
ACEITE
0.909 KG
ESFERA DE VIDRIO PEQUEÑA Lectura
1 2
Distancia (m)
Tiempo (s)
Velocidad (m/s)
0.4 0.4
0.93 0.92
0.43011 0.43478
PROMEDIO
0.43245
ESFERA DE VIDRIO MEDIANA Lectura
Distancia (m)
Tiempo (s)
Velocidad (m/s)
1
0.4
0.87
0.45977
2
0.4
0.85
0.47059
PROMEDIO
0.46518
ESFERA DE PLASTICO GRANDE Lectura
Distancia (m)
Tiempo (s)
Velocidad (m/s)
1
0.4
1.3
0.30769
2
0.4
1.16
0.34483
PROMEDIO
Hidráulica
0.32626
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E mpuje Dinámico
AGUA
AGUA 0.992 KG
ESFERA DE VIDRIO PEQUEÑA Lectura 1 2
Distancia (m)
Tiempo (s)
0.4 0.4
0.66 0.69
PROMEDIO
Velocidad (m/s) 0.60606 0.57971
0.59289
ESFERA DE VIDRIO MEDIANA Lectura
Distancia (m)
Tiempo (s)
Velocidad (m/s)
1
0.4
0.47
0.85106
2
0.4
0.52
0.76923
PROMEDIO
0.81015
ESFERA DE PLASTICO GRANDE Lectura
Distancia (m)
Tiempo (s)
Velocidad (m/s)
1
0.4
0.79
0.50633
2
0.4
0.76
0.52632
PROMEDIO
Hidráulica
0.51632
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E mpuje Dinámico
7.4
CALCULANDO EL NUMERO DE REYNOLDS PARA CADA FLUIDO
ACEITE REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
ESFERA PEQUEÑA 45.18
51.68
REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
ESFERA MEDIANA 48.60
55.59
REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
ESFERA GRANDE 34.09
38.99
JABON LIQUIDO REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
ESFERA PEQUEÑA 0.28
0.39
REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
ESFERA MEDIANA 0.53
0.74
REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
ESFERA GRANDE 0.25
0.35
AGUA REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
ESFERA PEQUEÑA 115.20
131.22
REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
ESFERA MEDIANA
Hidráulica
157.41
179.31
REYNOLDS
REYNOLDS TEORICO
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E mpuje Dinámico ESFERA GRANDE 100.32
7.5
114.28
CALCULANDO EL COEFICIENTE Y FUERZA DE ARRASTRE PARA CADA FLUIDO
JABON LIQUIDO CD
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
45
38
0.00010
0.000123
CD
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
32
30
0.00051
0.000545
CD
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
39
0.00032
0.000332
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
2.1
2
0.00172
0.00228
CD
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
2.3
1.8
0.0041
0.00367
CD
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
2.4
0.00471
0.00495
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
1.1
1
0.0017
0.00215
CD
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
1
1
0.00541
0.00619
CD
CD TEORICO
FD
FD TEORICO
1
0.00499
0.00516
ESFERA PEQUEÑA
ESFERA MEDIANA
ESFERA GRANDE
43
ACEITE CD
ESFERA PEQUEÑA
ESFERA MEDIANA
ESFERA GRANDE
2.6
AGUA CD
ESFERA PEQUEÑA
ESFERA MEDIANA
ESFERA GRANDE
1.1
Hidráulica
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E mpuje Dinámico
8. CONCLUSIONES A mayor velocidad de caída de una partícula esférica mayor será la fuerza de arrastre. El número de Reynolds es directamente proporcional a la fuerza de arrastre ya que con el podemos hallar el coeficiente de arrastre. Se desprecia la presión atmosférica. El margen de error en lo experimental y teórico fue un 0.000017 %. Con una esfera de mayor densidad la fuerza de arrastre será menor. Mientras más sea la viscosidad menor será la fuerza de arrastre. El trabajo al ser practico tiene un margen de error puesto que el cálculo de los tiempos en la caída de las esferas no es exacto.
9. RECOMENDACIONES Es recomendable usar otro tipo de medición de tiempos para tener un margen de error menor al calcular los tiempos de caída de las esferas. Utilizar líquidos con viscosidades, pesos específicos conocidos para así comparar el margen de error que hay entre lo experimental y teórico. Realizar varias veces el experimento para así tener menos errores en los cálculos. Estudiar la teoría y resolver el ejemplo
Hidráulica
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