UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA CURSO BASICO
LABORATORIO DE FISICA 102 INFORME 4 DESCARGA POR ORIFICIOS
ESTUDIANTE: MONTAÑO SAAVEDRA MAURICIO DANIEL GRUPO: A HORARIO: 08:00-11:00 DOCENTE: OSCAR FEBO
FLORES FECHA DE ENTREGA: 19SEPTIEMBRE
DESCARGA POR ORIFICIOS 1.- Objetivos: -Validar la ecuación de descarga por orificios -Encontrar los coeficientes de descarga, de velocidad y contracción de los equipos usados en laboratorio 2.- Representación de resultados: 2.1 Cálculos 2.1.1 Coeficiente de descarga - Calcule las relaciones: Tiempo (s)
Z
11,75
0,5
23,67
1,03
36,56
1,587
51,36
2,185
66,44
2,831
84,54
3,539
103,76
4,331
-Regresión lineal de la forma y=a+bx -Hallar Cd
2.1.2 Coeficiente de velocidad -Calculo de Cv
Calculo del numero de Reynolds
2.1.3 Coeficiente de contracción
3. Validación de hipótesis
4.- DISCUSIÓN DEL EXPERIMENTO 1. ¿El orificio empleado en laboratorio es de pared delgada o gruesa? - es de pared delgada, por que el espesor de la pared del tubo es 0,15cm y el diámetro del orificio es de 0,108cm, el espesor es menos de 1,5 veces el diámetro del orificio.
0,15 cm <0,162 cm 2. si se practicara un orificio de forma triangular, ¿se modificaría el coeficiente de contracción? -si, por que al cambiar la forma del orifico de salida, forzamos a las líneas de flujo del liquido a ir y doblar en diferente dirección, lo que causaría una disminución o aumento de el área real o aprovechable del orificio, variando el coeficiente de contracción 3. explique, ¿Qué errores se podrían cometer al no emplear la plomada en el experimento? -los principales errores que se podrían cometer al no usar la plomada en el experimento son. -que el tubo o recipiente no esté totalmente vertical, la plomada nos ayuda a ver su verticalidad para evitar errores en el experimento -marcar mal el centro de origen de coordenadas para la determinación del coeficiente de velocidad. Al no usar la plomada, no sabríamos la proyección exacta del orificio en el plano del suelo. 4. ¿se podría asumir que la velocidad de salida del chorro liquido es directamente proporcional al nivel del liquido? explique -no, la velocidad de salida del chorro liquido no es directamente proporcional al nivel del liquido, pero si lo es a la raíz cuadrada del mismo. Dicho de otra manera, según la ecuación
v =√2 gh → v=√ 2 g √ h 5. ¿Qué modificaciones realizaría en el equipo de laboratorio para maximizar el coeficiente de contracción?, ¿Qué modificaciones para maximizar el coeficiente de velocidad? - para maximizar el coeficiente de contracción en laboratorio se puede modificar la forma del orificio de salida del liquido, por uno menos agresivo con las líneas de flujo, es decir como un orificio cónico como este
-para maximizar el coeficiente de velocidad se puede pulir las paredes internas del recipiente o tubo, para que no haya disminución de velocidad (perdida de energía) debido al rozamiento de las partículas del liquido con las paredes del recipiente.
6. la figura q representa los resultados en función del numero de Reynolds, compare el rango obtenido en laboratorio con los que muestra la figura y comente -el numero de Reynolds mayor hallado con los datos de laboratorio es 126605, en relación con la figura 7 no es nada parecida debido a errores sistemáticos en laboratorio 7. explique por qué se recomienda que la altura mínima de descarga hn sea mayor a 0,1m - porque, según la figura 8, el comportamiento de Cd es irregular a esa altura de carga, lo que podría llevarnos a un error grave al tomarla en cuenta en los datos experimentales 8. refiriéndonos a la figura 7, por que cree que el coeficiente de velocidad se acerca a uno cuando el número de Reynolds se incrementa -puede ser por que la velocidad aumenta (por que el numero de Reynolds es directamente proporcional a la velocidad del fluido) 9. si el tiempo de vaciado medido experimentalmente para un recipiente cuando era de 110s y el tiempo de vaciado calculado con las ecuaciones de flujos ideales era de 100s ¿Cuánto es Cd? - como el coeficiente de descarga es, por definición, el caudal real sobre el ideal… entonces
Cd=
Qr Area × velocidad real = Qi Area× velocidad ideal
Simplificando áreas, por ser las mismas y como la velocidad del liquido se mide en movimiento parabólico, donde la velocidad horizontal es constante…
distancia horizontal tiempo real Cd= distancia ho rizontal tiempo ideal Simplificando la distancia horizontal por ser la misma (variando solo la altura desde la cual el chorro es lanzado) tenemos…
1 tiempo real tiempoideal 100 s Cd= = = =0,9 1 tiempo real 110 s tiempoideal 10. compare el resultado obtenido en laboratorio con las condiciones que muestra la figura 8 y comente El Cd obtenido con datos de laboratorio es mayor a 1, se cometieron errores sistemáticos.
