I.
INTRODUCCIÓN -
En esta esta expe experi rien encia cia estu estudi diar aremo emos s como como actúa actúa y como como varia varia el agua en vasos comunicantes. El sistema rela elacionado con la denominación ión de vasos comunicantes se constituye por dos o más recipientes unidos entre sí y que contienen líquidos. Dentro de ellos, el nivel del fuido se encuentra por encima de la zona de comunicación entre los los vaso vasos s y, dei deido do a la pres presió ión n atmo atmos! s!"r "ric ica a que que sopo soport rtan an,, alcanza la misma altura en cualquiera de ellos. #a teoría que expl explic ica a este este prin princip cipio io usc usca a esta estal lec ecer er las las cond condici icion ones es de equilirio que lo regulan y a partir de ella se consiguen llevar a la práctica diversas aplicaciones de los vasos comunicantes
II.
OBJETIVO -
$servar el comportamiento del nivel del agua, en los dos razos de un tuo en %, compuesto por dos campanas de vidrio, cuando se camia la posición relativa de uno de ellos.
III. MARCO TEÓRICO VASOS COMUNICANTES -
&asos comunicantes es el nomre que recie un con'unto de recipientes comunicados por su parte in!erior y que contienen un líquido (omog"neo) se oserva que cuando el líquido está en reposo alcanza el mismo nivel en todos los recipientes, sin infuir la !orma y volumen de "stos *uando sumamos cierta cantidad de líquido adicional, "ste se desplaza (asta alcanzar un nuevo nivel de equilirio, el mismo en todos los recipientes. +ucede lo mismo cuando inclinamos los vasos) aunque camie la posición de los vasos, el líquido siempre alcanza el mismo nivel. Esto se dee a que la presión atmos!"rica y la gravedad son constantes en cada recipiente, por lo tanto la presión (idrostática a una pro!undidad dada es siempre la misma, sin infuir su geometría ni el tipo de líquido. laise ascal demostró en el siglo &//, el apoyo que se e'erce sore un molde un líquido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas direcciones. *uando se ponen en comunicación dos depósitos que contienen un mismo líquido que inicialmente están a distinta altura, el nivel de uno de los depósitos a'a, sue el del otro (asta que amos se igualan. #os conductores se comportan de modo análogo0 cuando dos conductores que están a distinto potencial se conectan entre sí. #a carga pasa de uno a otro conductor (asta que los potenciales en amos conductores se igualen.
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Fundamentos físios Dos recipientes de secciones S1 y S2 están comunicados por un tuo de sección S inicialmente cerrado. +i las alturas iniciales de fuido en los recipientes h01 y h02 son distintas, al arir el tuo de comunicación, el fuido pasa de un recipiente al otro (asta que las alturas h1 y h2 del fuido en los dos recipientes se igualan.
+i h011h02, la altura h1 del fuido en el primer recipiente disminuye y aumenta la altura h2 en el segundo recipiente. #a cantidad total de fuido no camia, de modo que S1h1+S2h2=S1h01+S2h02=2S1+S23heq. Donde heq es la altura 4nal de equilirio. &amos a(ora a deducir la !unción que descrie la evolución de la altura h1 o h2 con el tiempo t . El teorema de 5orricelli a4rma que la velocidad de salida del fuido por un ori4cio situado en el !ondo de un recipiente es0
+iendo h la altura del fuido en el recipiente por encima del ori4cio. +i a(ora tenemos dos depósitos conectados, podemos descriir el comportamiento de los vasos comunicantes suponiendo que la velocidad del fuido en el tuo de comunicación es proporcional a la raíz cuadrada de la di!erencia de alturas que alcanza el fuido en amos recipientes.
#a cantidad de fuido que sale del primer recipiente a trav"s del tuo que comunica amos recipientes en la unidad de tiempo esvS, y en el tiempo dt será vSdt . #a disminución de la altura h1 en el primer recipiente se expresa del siguiente modo0
Escriiendo h2 en !unción de h1, podemos integrar !ácilmente esta ecuación0
+e alcanza la altura de equilirio heq despu"s de un tiempo t que se calcula poniendo en la ecuación precedente h1=heq
IV. MATERIA!ES - ie estativo - &arilla soporte, 67 mm - &aso de precipitados, 877 ml, plástico - *ampana de vidrio con tuuladora - 5uito de vidrio, 9:7 mm, 8 unidad - +oporte para tuos de vidrio - 5uvo de &*, D interior ; mm -
V.
"ROCEDIMIENTO Monta#e$ -
%ne las dos campanas con un tuo de unos :7 cm de largo, y llena las dos (asta la mitad con agua.
Rea%i&ai'n$ -
$serva el nivel de agua en las dos campanas, y diú'alo en la 4gura 9.8.
-
=uita la campana derec(a del soporte, y colócala en las posiciones indicadas en las 4guras 9.9 y 9.>. Diu'a los niveles de agua.
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=uita la campana derec(a, pon en su lugar el tuito de vidrio y repite el experimento. $serva el nivel de agua y diú'alo en las 4guras ?.8 y ?.>.
VI. OBSERVACIONES O(se)*ai'n + -
En la 4gura 9.8 oservamos que el nivel de agua es igual.
O(se)*ai'n , - En la 4gura 9.9 aumenta el nivel de agua al elevar la campana derec(a.
O(se)*ai'n En la 4gura 9.? al inclinar la campana derec(a aumenta el nivel en esta y en la izquierda permanece igual.
O(se)*ai'n / En la 4gura 9.> al cruzarlas el nivel de agua permanece igual en las dos.
O(se)*ai'n 0 En la 4gura ?.8 el nivel de agua queda igual en la campana y en el tuito de vidrio disminuye.
O(se)*ai'n 1
En la 4gura ?.9 al elevar el tuito de vidrio el nivel de agua permanece igual en las dos.
O(se)*ai'n 2 En la 4gura ?.? al inclinar el tuito de vidrio el nivel de agua permanece igual en las dos
O(se)*ai'n 3 En la 4gura ?.> al cruzarlos el nivel de agua permanece igual en las dos.
VII. CUESTIONARIO 8. @En qu" posición relativa están los niveles de agua de las campanasA -
#a posición relativa del nivel del agua de las campanas es (omog"nea) se oserva que cuando el líquido está en reposo alcanza el mismo nivel en todos los recipientes, sin infuir la !orma y volumen de "stos .
9. @=u" ocurre cuando a'as o sues una de las campanasA -
*uando se ponen en comunicación dos depósitos que contienen un mismo líquido que inicialmente están a distinta altura, el nivel de uno de los depósitos a'a, sue el otro (asta que amos se igualan. #os conductores se comportan de modo análogo0 cuando dos conductores que están a distinto potencial se conectan entre sí. #a carga pasa de uno a otro conductor (asta que los potenciales en amos conductores se igualen.
?. @+e inclina tami"n la super4cie del agua cuando inclinas la campanaA
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*uando desnivelamos los vasos, aunque camie la inclinación, el nivel del agua sigue siendo per!ectamente igual. Bunque el grosor de amos recipientes no sea igual, el nivel del agua, sigue siendo pare'o.
>. @=u" consecuencias sacas de todo lo anteriorA -
Estos !enómenos suceden por la presión atmos!"rica y la presión manom"trica, ya que estas tratan de uscar el equilirio entre las dos. En las respuestas descritas anteriormente estos !enómenos se deen a que la presión atmos!"rica y la gravedad que son constantes en cada recipiente, por lo tanto la presión (idrostática a una pro!undidad dada es siempre la misma, sin infuir su geometría ni el tipo de líquido.
:. @&arían los resultados cuando sustituyes una de las campanas por un tuo de vidrioA -
*uando se sustituye los vasos por un tuo de vidrio, el nivel del agua sigue siendo el mismo, los resultados novarían, pero esto tami"n depende del grosor del tuo de vidrio, ya que si este presenta el volumen adecuado para el agua, este no varía, pero si son pequeCos este puede variar.
VIII. CONC!USION En esta experiencia pudimos darnos cuenta que al cruzar o inclinar uno de los razos del tuo en % el nivel del agua permanece igual y que al elevar uno de los tuos el nivel del agua varia. udimos concluir que es cierto que al tener dos recipientes comunicados y llenar con agua uno de ellos amos se llenaran al mismo nivel.
