INFORME SOBRE CONSERVACIÓN DE ENERGIADescripción completa
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Se llevó a cabo un proceso para comprobar que la ley de la conservación de la masa se cumple par todo caso, es decir que “la materia no se crea ni se destruye, solo de transforma” se realizó…Descripción completa
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Descripción: iNFORME DE LABORATORIO DE FISICA DE CONSERVACION DE LA ENERGIA CON CUESTIONARIO
Informe Lab 10 - Conservacion de Momentum Lineal - Fisica1
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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Lic. en Ingeniería Naval
Fec4a de entrega ( de Ma5o del ()!* Marco Teórico
La conservación de masa es uno de los principios 1undamentales en la naturale-a. Todos estamos 1amiliari-ados con este 5 no es di1ícil de comprender. La masa6 al igual 7ue la energía es una propiedad 7ue se conserva 5 no puede ser creada ni destruida durante un proceso. 8l principio de conservación de masa para un volumen de control puede ser e9presado como la trans1erencia neta de masa desde o 4acia un volumen de control durante un intervalo de tiempo : es igual al cambio neto en la masa total dentro del volumen de control durante dic4o : . – = Δ
La ecuación anterior tambi3n se puede e9presar en 1orma de tasas6 es decir ̇ − ̇ =
;onde <6 <= representa el >u?o másico 7ue entra 5 7ue sale del volumen de control6 respectivamente 5 @= la tasa de cambio de masa dentro de las 1ronteras del volumen de control. Aonsidere un volumen de control de 1orma arbitraria6 tal cual aparece en la Bgura !. La masa de un volumen di1erencial dentro del volumen de control es C 6 5 la masa total dentro del volumen de control en cual7uier instante de tiempo está dada por la integral de esta e9presión = ∫
Aonsecuentemente la tasa de cambio de masa dentro de las 1ronteras del volumen de control estaría dada por = /∫
$4ora considere el >u?o de masa 7ue entra o sale del volumen de control a trav3s del área di1erencial en una superBcie de control de un volumen de control B?o. $7uí es el vector unitario normal al área 5 la velocidad del >u?o en relativa a un sistema de coordenadas B?as. 8n general6 la velocidad puede tener un ángulo de inclinación con respecto al vector unitario normal a la superBcie de control di1erencial d$6 5 el >u?o másico es proporcional a la componente normal del vector velocidad D C C E. 8ntonces el >u?o neto de masa 7ue entra o
sale del volumen de control a trav3s de toda la superBcie de control estaría dado por la siguiente integral de superBcie ̇ = ̇ − ̇= ∫ ( ∙ )
$ partir de las ecuaciones D(6 D0 5 D* se puede e9presar la 1orma general de la ecuación de conservación de masa. ) =0 /∫ + ∫ ( ∙
8sta ltima e9presión como usted recordará es la misma 7ue se obtiene por medio del teorema de transporte de He5nolds al tomar 7ue la propiedad e9tensiva D es igual a la masa6 5 al recordar 7ue @C).
Procedimiento
Para reali-ar esta e9periencia empe-amos $briendo el gri1o de la tina 7ue se encuentra en el laboratorio 5 llenamos un vaso 7uímico con agua durante * segundos 5 pesamos la masa del agua recolectada por medio de la balan-a digital. Hepetimos este procedimiento al menos 0 veces más6 sacamos el promedio de las medidas tomadas 5 registramos los datos en la tabla !. Luego colocamos un recipiente plástico6 con un agu?ero en el 1ondo del recipiente6 deba?o del gri1o 5 registramos las di1erentes elevaciones observadas en el recipiente cada ") segundos 4asta 7ue se alcan-aron las condiciones estacionaras. Hegistramos los datos en otra tabla. $l mismo tiempo otro grupo de compaeros inicio a tomar medidas cada * segundos de la masa de agua 7ue salía del recipiente6 antes de 7ue este alcan-ara las condiciones estacionarias 5 pesamos la masa del por medio de la balan-a digital. Luego lo registramos los datos Una ve- alcan-adas condiciones estacionarias6 colocamos el vaso 7uímico deba?o del agu?ero del recipiente 5 lo llenamos con agua durante * segundos. Pesamos la masa del agua recolectada por medio de la balan-a digital 5 repetimos este procedimiento 0 veces más6 sacamos el promedio 5 lo registramos los datos.
;urante cada medición reali-ada6 tomamos la temperatura del agua para los e1ectos de la densidad. Resultados
Nmero de Medició n
Peso Promedio del agua 7ue entra al recipiente D,g
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Flu?o Peso Flu?o Peso del másico del promedio másico agua 7ue agua 7ue del agua promedio sale del sale del 7ue sale del agua recipiente recipiente del 7ue entra D,g antes D,gJs antes recipiente al de de alcan-ar D,g al recipient alcan-ar condiciones alcan-ar e D,gJs condicione estacionaria condicion s s en el es estacionari instante estacionar as en el ias instante
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Flu?o másico promedio del agua 7ue sale del recipiente D,gJs al alcan-ar condicione s estacionari as ).!'0"
1. Tabla 1. Kaso 7uímico lleno con agua datos empleados para el cálculo del >u?o másico de agua 7ue entra en el recipiente6 7ue sale del recipiente en el instante en 7ue no se 4an alcan-ado condiciones estacionarias6 5 una ve- se 4an alcan-ado condiciones estacionarias.
Nmero de Medición
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8levación observada en el recipiente Dm ).)(0
Masa de agua dentro del recipiente D,g ).*)!
Tiempos Ds
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2. Tabla 2. Masa de agua dentro del recipiente para cada una de las elevaciones registradas.
". GraBca de la masa de agua dentro del recipiente D vs. tiempo D .
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0. Función de la masa de agua dentro del recipiente D = - 1 E-06 x 2 + 0,0012x + 0.601
*. ;erive la 1unción obtenida en el punto anterior 5 evalela en el instante en 7ue registro la masa del agua 7ue sale del recipiente antes de alcan-ar condiciones estacionarias. / = -2E-06x + 0,0012
HJ $l ir aumentando el tiempo observamos como de?a de variar la masa dentro del volumen de control6 por lo 7ue poco a poco se va volviendo constante. 2. $*a'" "l '"ula#$ $b"%&#$ "% "l %u"'al #"l &%!&$ '"ula#$, !$% la #&"'"%!&a #"l u$ 3&!$ *'$"#&$ #" a4ua u" "%'a al '"!&*&"%" 5 #"l u$ 3&!$ #" a4ua u" al" #"l '"!&*&"%" a%" #" al!a%a' !$%#&!&$%" #" "a#$ "a!&$%a'&$
HJ #i6 e9iste un poco de similitud entre ambos resultados si no tomamos en cuenta el error e9perimental6 5 esto se debe a 7ue en el transcurso de un proceso de >u?o estacionario6 la cantidad total de masa contenida dentro del volumen de control no cambia con el tiempo6 entonces el principio de conservación de la masa e9ige 7ue la cantidad total de masa 7ue entra en un volumen control sea igual a la cantidad total de masa 7ue sale de el.
Conclusión
Aon la reali-ación de este e9perimento de laboratorio6 logramos observar de manera práctica 5 aplicar algunos conceptos 7ue conlleva el Principio de Aonservación de la masa. Observamos la 1orma en la 7ue el >u?o másico promedio de agua 7ue entra al recipiente con el >u?o másico promedio de agua 7ue sale del recipiente al alcan-ar condiciones de >u?o estacionario tiene similitud en sus resultados 5a 7ue el Principio de Aonservación de la masa así lo e9ige. + por ltimo logramos crear una ecuación cuadrática por medio de una regresión6 7ue satis1ace los datos de la tabla (.
