Descripción: en el presente trabajo se detalla el proceso de transferencia de calor por convección en un tanque agitado.
Construcción de Pozo Profundo y Tanque para el almacenamiento de agua.
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Memoria de cálculo para el diseño estructural de un tanque de elevación.Descripción completa
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Descripción: controlador de lógicos programables simulación de un llenado y un vaciado de un tanque por medio de dos pulsadores
Ondas en un tanque de agua Fís. Felipe López Araujo
Objetivo Producir y observar las ondas de un tanque simulado para aprender los elementos básicos de las ondas mecánicas. Aparatos Retroproyector, tanque de agua de vidrio, computadora, simulación PhET: “Wave Interference” (disponible en http://phet.colorado.edu) Discusión El tanque de ondas es un eficaz aparato de laboratorio que permite demostrar y explorar los fenómenos ondulatorios. Una versión completa consta de una charola de vidrio con patas, una brillante luz puntual sobre la charola que permite ver las sombras de las ondas de agua bajo la charola. Un estroboscopio sincronizado con la fuente de luz permite “congelar” las ondas producidas por un motor eléctrico con una masa descentrada que produce las vibraciones. Las cuales se pueden transmitir al agua introduciendo o sacando de ella una bola pequeña o una tabla para producir ondas circulares u ondas planas. La figura 1 muestra un aparato completo.
Figura 1. Un tanque de ondas
Con el tanque de ondas simulado se puede demostrar una serie de fenómenos ondulatorios, como crestas y valles, amplitud y frecuencia. Además de estas actividades con el tanque de ondas simulado, donde podrá investigar las ondas sin necesidad de agua, se pueden simular ondas sonoras y luminosas.
Procedimiento PARTE A: CRESTAS Y VALLES animación, se puede observar una Paso 1: Al iniciar la animación, llave de agua goteando en un tanque. Al caer las gotas producen las ondas en el tanque de agua. Paso 2: Localize el control deslizador “Rotate View” en el pánel de control del lado derecho de la ventana. Arrastre el deslizador a la derecha. Al hacerlo, gira la vista del tanque desde arriba hasta un costado. Paso 3: Localize el botón “Pause” al fondo de la ventana. Intente detener la animación cuando la gota en la llave alcance su mayor tamaño (o justo al desprenderse de la llave).
Paso 4: Localize el botón “Show Graph” abajo del agua azul del tanque. Haga clic para mostrar la gráfica. Observe que coinciden la gráfica y el lado del que se ve el agua. Paso 5: Deslize el control deslizador “Rotate View” hacia el lado izquierdo de manera que se muestre el agua desde arriba. a). – En los espacios de abajo, dibuje el patrón de ondas como se observa de costado y desde arriba. Vista lateral (como en la gráfica) Vista desde arriba
b).- En las dos vistas anteriores indique una cresta y un valle. c).- En las dos vistas anteriores indique una longitud de onda .
PARTE B: AMPLITUD Paso 6: Detenga la animación. Localize el control deslizador “Frequency ” bajo la llave. Ponga la frecuencia a su valor máximo, deslizando el control hasta el tope a la derecha. Reinicie la animación haciendo clic en el botón Play sobre la pantalla. Paso 7: Localize el control deslizador “Amplitude ”. Deslize a varias posiciones (de izquierda a derecha) y observe el efecto que tiene en la animación. a).-¿Un cambio en el tamaño de las gotas de agua da por resultado un cambio en la amplitud ? De ser así, ¿cómo? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ b).- ¿En qué difieren las ondas de gran amplitud de las ondas de pequeña amplitud? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ c).- Revise sus dibujos (vista de perfil y vista desde arriba) de las ondas de arriba. Marque la amplitud de las ondas. d).- ¿Cuál de las dos vistas (de perfil o desde arriba es más adecuada para representar la amplitud? Explique. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ e).- ¿Qué sucede (en caso de que algo suceda) con la amplitud cuando se observa muy alejada de la fuente?
PARTE C: FRECUENCIA Paso 8: Detenga la animación. Ponga la amplitud en su valor máximo deslizando hasta el tope a la derecha el control deslizable. Restablezca la animación haciendo clic en el botón Play sobre la pantalla. Paso 9: Mueva el control deslizable de frecuencia a varias posiciones (de izquierda a derecha) y observe cómo afecta esto a la simulación. a).- ¿En qué difieren las ondas de alta frecuencia de las ondas de baja frecuencia? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________
b).- ¿Qué tienen en común las ondas de alta frecuencia con las ondas de baja frecuencia?¿En qué no son diferentes? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ c).- Dos estudiantes están en desacuerdo acerca de una diferencia observada entre ondas de alta frecuencia y de baja frecuencia. Uno afirma que las ondas de alta frecuencia son más rápidas que las ondas de baja frecuencia. El otro afirma que ambas ondas tienen la misma rapidez. ¿Y usted qué tiene que decirles al respecto? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ d).- ¿Cuál es la relación entre la frecuencia (f) de la fuente de ondas (la llave que gotea) y la longitud de onda () de las ondas?
--- Proporcionalidad directa:
f.
--- Proporcionalidad inversa
1/f.
--- Ninguna relación evidente.
La longitud de onda aumenta conforme aumenta la frecuencia. La longitud de onda aumenta conforme la frecuencia Disminuye. La longitud de onda no parece estar relacionada con la frecuencia.
En resumen 1.- Examine las ilustraciones de abajo. Cada una representa una onda del tanque. Algúnas son vistas de lado; otras son vistas desde arriba. Describa la amplitud de cada onda y la frecuencia de su fuente utilizando el término “alta” o “baja”. Primero revise todos los patrones antes de registrar sus descripciones. (Nota: todas las ondas de la a a la d son diferentes entre sí).
a. amplitud __________ frecuencia _______________
b. amplitud __________ frecuencia _______________
c. amplitud __________ frecuencia _______________
d. amplitud __________ frecuencia _______________
2. ¿Cuál aspecto particular de una onda está mejor representado por la amplitud? ___ velocidad ___ longitud de onda ___ frecuencia ___ energía ___ periodo. 3. a. ¿Cuál control de un aparato de música o de la televisión le permite aumentar o reducir la amplitud de las ondas sonoras que emite? _____________________________________________________________________________ Recuerde lo que sucede con la amplitud de las ondas cuando se encuentran lejos de la fuente. Imagine un reproductor de música en un enorme campo abierto. A cierta distancia del reproductor, la amplitud de las ondas sonoras se reduce a cero y el sonido ya no puede escucharse. Considere el espacio tridimensional en el que puede escucharse el sonido. b. ¿Cómo se podría incrementar ese espacio, y cómo se llama (en geometría) ese espacio tridimensional? _____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ c. El tanque de ondas se utiliza para observar ondas bidimensionales. Cuál debe ser el nombre del control de amplitud para las ondas bidimensionales? __________________________________________________________________________