Ayúdenme a resolver un problema de física. Gracias
1. Resuelve el siguiente problema. Desarrolla el procedimiento e incorpora la solución.
Se mide la cantidad de agua que sale de una manguera y se encuentra que una cubeta de 70 Litros se llena en 18 segundos:
a) Calcula el volumen de la cubeta en metros cúbicos (1 m3 = 1000 L). Primero desarrolla detalladamente la conversión.
b) Calcula cuántos metros cúbicos salen por la manguera cada segundo. Desarrolla y escribe las operaciones que estás realizando para llegar al cálculo.
El cálculo anterior es el gasto (G=V/t) que fluye por la manguera.
Considera que la manguera tiene un radio interior de 6mm (6x10-3m).
c) Calcula el área de una sección transversal de la manguera.
A=π*r2 =
d) Utilizando la expresión del gasto, calcula la velocidad con que el agua sale de la manguera.
De G=v*A; tenemos que:
e) Ahora, le pones un dedo en la salida del agua y dejas cubierta la mitad de dicha salida ¿qué área tendrá ahora la salida? Desarrolla la expresión y el resultado.
f) Calcula la nueva velocidad de salida del agua (comprenderás por qué es tan divertido poner el dedo en la salida de las mangueras)
v=G/A =
Finalmente, escribe una reflexión en la que respondas lo siguiente: ¿Cuál principio o principios utilizaste para responder la actividad (Arquímedes, Pascal, Bernoulli y Torricelli)? Explica de manera general el procedimiento que llevaste a cabo para responderla.
Respuestas
Respuesta dada por:
2
Se mide la cantidad de agua que sale de una manguera y se encuentra que una cubeta de 70 Litros se llena en 18 segundos:
a) Calcula el volumen de la cubeta en metros cúbicos (1 m3 = 1000 L). Primero desarrolla detalladamente la conversión.
Multiplica por el factor de conversión: 70 litros * 1m^3 / 1000litros = 0.070 m^3
b) Calcula cuántos metros cúbicos salen por la manguera cada segundo. Desarrolla y escribe las operaciones que estás realizando para llegar al cálculo.
Divide el volumen de la cubeta entre el tiempo que tardó en llenarse:
0.070m^3 / 18 s = 0.00389 m^3/s
El cálculo anterior es el gasto (G=V/t) que fluye por la manguera.
Considera que la manguera tiene un radio interior de 6mm (6x10-3m).
c) Calcula el área de una sección transversal de la manguera.
A=π*r2 = 3.1416*(6*10^-3m)^2 = 1.131*10^-4 m^2
d) Utilizando la expresión del gasto, calcula la velocidad con que el agua sale de la manguera.
De G=v*A; tenemos que:
v = G/A = 0.00389 m^3 /s / 1.131*10^-4m^2 = 34.39m/s
e) Ahora, le pones un dedo en la salida del agua y dejas cubierta la mitad de dicha salida ¿qué área tendrá ahora la salida? Desarrolla la expresión y el resultado.
Area = [1/2] area anterior = 1.131*10^-4 m^2 / s / 2 = 5.655*10^-5 m^2
f) Calcula la nueva velocidad de salida del agua (comprenderás por qué es tan divertido poner el dedo en la salida de las mangueras)
v=G/A = 0.00389m^3/s / 5.655m^2 = 68.79 m/s
Finalmente, escribe una reflexión en la que respondas lo siguiente: ¿Cuál principio o principios utilizaste para responder la actividad (Arquímedes, Pascal, Bernoulli y Torricelli)? Explica de manera general el procedimiento que llevaste a cabo para responderla.
Se usó el principio de Bernoulli. Bajo este principio se calculan las diferentes formas de energía que posee un fluido en un sistema en circulación y se supone que la misma se mantiene constante.
En este caso se desprecian los cambios en energías potenciales y por la presión, frente a la energía cinética.
Se calculó el caudal (también llamado gasto) de agua, bajo el principio de continuidad, es decir toda la masa que sale de la manguera por unidad de tiempo es igual a la masa que llena el cubo en la misma unidad de tiempo.
A partir de allí los cálculos son basados en que no hay pérdidas de fricción en la manguera y que la presión y alturas se mantienen constantes.
a) Calcula el volumen de la cubeta en metros cúbicos (1 m3 = 1000 L). Primero desarrolla detalladamente la conversión.
Multiplica por el factor de conversión: 70 litros * 1m^3 / 1000litros = 0.070 m^3
b) Calcula cuántos metros cúbicos salen por la manguera cada segundo. Desarrolla y escribe las operaciones que estás realizando para llegar al cálculo.
Divide el volumen de la cubeta entre el tiempo que tardó en llenarse:
0.070m^3 / 18 s = 0.00389 m^3/s
El cálculo anterior es el gasto (G=V/t) que fluye por la manguera.
Considera que la manguera tiene un radio interior de 6mm (6x10-3m).
c) Calcula el área de una sección transversal de la manguera.
A=π*r2 = 3.1416*(6*10^-3m)^2 = 1.131*10^-4 m^2
d) Utilizando la expresión del gasto, calcula la velocidad con que el agua sale de la manguera.
De G=v*A; tenemos que:
v = G/A = 0.00389 m^3 /s / 1.131*10^-4m^2 = 34.39m/s
e) Ahora, le pones un dedo en la salida del agua y dejas cubierta la mitad de dicha salida ¿qué área tendrá ahora la salida? Desarrolla la expresión y el resultado.
Area = [1/2] area anterior = 1.131*10^-4 m^2 / s / 2 = 5.655*10^-5 m^2
f) Calcula la nueva velocidad de salida del agua (comprenderás por qué es tan divertido poner el dedo en la salida de las mangueras)
v=G/A = 0.00389m^3/s / 5.655m^2 = 68.79 m/s
Finalmente, escribe una reflexión en la que respondas lo siguiente: ¿Cuál principio o principios utilizaste para responder la actividad (Arquímedes, Pascal, Bernoulli y Torricelli)? Explica de manera general el procedimiento que llevaste a cabo para responderla.
Se usó el principio de Bernoulli. Bajo este principio se calculan las diferentes formas de energía que posee un fluido en un sistema en circulación y se supone que la misma se mantiene constante.
En este caso se desprecian los cambios en energías potenciales y por la presión, frente a la energía cinética.
Se calculó el caudal (también llamado gasto) de agua, bajo el principio de continuidad, es decir toda la masa que sale de la manguera por unidad de tiempo es igual a la masa que llena el cubo en la misma unidad de tiempo.
A partir de allí los cálculos son basados en que no hay pérdidas de fricción en la manguera y que la presión y alturas se mantienen constantes.
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