Fluidos

Dinámica de fluidos

Vaciado de un depósito (I)

Vaciado de un depósito (II)

Cohete propulsado
por agua

Oscilaciones en un tubo
en forma de U 

Oscilaciones en vasos
comunicantes

Fluidos reales
Ley de Poiseuille

Viscosidad de un gas

Viscosidad de un líquido

Fluido entre dos
cilindros coaxiales

Descarga de un
tubo-capilar

Carga y descarga de
  un tubo-capilar

Analogía de las series de
desintegración radioactiva

Régimen laminar y 
turbulento

Efecto Magnus

Fenómenos físicos análogos

Actividades

Referencias

En la página anterior, hemos visto como se descarga un tubo-capilar, lo que es análogo a la descarga de un condensador a través de una resistencia. La carga del condensador la simularemos empleando un frasco de Mariotte y un tubo-capilar.

• Se llena el frasco de Mariotte de fluido y se descarga en el tubo-capilar, inicialmente vacío.
• Se mide la altura de la columna de fluido en el tubo-capilar en función del tiempo.

Fundamentos físicos

El frasco de Mariotte nos suministra fluido con gasto constante. Esto se consigue, introduciendo un tubo de vidrio a través del corcho que tapona perfectamente la boca superior del depósito, de modo que el aire sea vea obligado a circular por el tubo de vidrio a medida que sale el fluido por el orificio inferior. La distancia d entre el extremo inferior del tubo y el orificio inferior regula el gasto.

Entra  fluido en el tubo-capilar proveniente del frasco de Mariotte y sale a través del capilar. Sea G el gasto del frasco de Mariotte, entonces, Z=G/S es la velocidad con que se incrementa la altura de fluido en el tubo-capilar, siendo S la sección del tubo. Por otra parte, la velocidad con que disminuye la altura de fluido es -l h debido a que el fluido sale por el capilar. La variación de la altura h de la columna de fluido vendrá dada por la siguiente ecuación.

Integrando esta ecuación con la condición inicial de que h=0, en el instante t=0, obtenemos

La altura crece hasta alcanzar un valor máximo constante h_máx=Z/l cuando t® ¥ .Cuando se ha alcanzado la máxima altura constante, (dh/dt=0) la cantidad de fluido que entra en el tubo aportada por el frasco de Mariotte es igual a la que sale por el capilar.

Fenómenos físicos análogos

1.-Carga de un condensador

2.-Proceso de desintegración radioactiva cuando las partículas que se desintegran se producen a razón constante.

Para producir núcleos de una sustancia radioactiva se coloca una muestra de una sustancia dada en el interior de un reactor nuclear. Los núcleos radioactivos se producen como consecuencia de la captura de un neutrón por los núcleos de dicha sustancia. Por ejemplo, cuando bombardeamos ⁵⁹Co con neutrones, obtenemos ⁶⁰Co que es radioactivo b con una vida media de 5.27 años. Otro método para obtener núcleos radioactivos, consiste en bombardear la sustancia con partículas cargadas, tales como protones o deuterones, usando aceleradores de partículas. En ambos casos, los núcleos radioactivos se producen a razón de Z núcleos por segundo.

Variables físicas análogas

Actividades

Se introduce

• la longitud del tubo-capilar en cm, actuando en la barra de desplazamiento titulada Longitud capilar.

Se pulsa el botón titulado Nuevo.

Se regula la distancia entre el extremo inferior del tubo y el orificio de salida del frasco de Mariotte arrastrando con el puntero del ratón la flecha de color rojo. Cuanto mayor sea la distancia mayor es la cantidad de fluido que sale en la unidad de tiempo.

Se pulsa el botón titulado Empieza.

A medida que sale fluido por el orificio practicado en el fondo del frasco de Mariotte, su altura disminuye. Cuando queda al descubierto el extremo inferior del tubo, la velocidad de salida del fluido deja de ser constante, el llenado del tubo-capilar se interrumpe y un mensaje nos lo notifica en la parte superior del applet.

En la parte derecha del applet, se representa la altura de la columna de fluido en función del tiempo. Al cabo de un cierto tiempo (teóricamente infinito) se alcanza la altura máxima, el volumen de fluido por unidad de tiempo aportado por el frasco de Mariotte es igual al volumen de fluido por unidad de tiempo que sale por el capilar, estamos en el estado estacionario.