Flujo de fluidos – continuidad, principio de Bernoulli y ley de Torricelli
FísicaFuerzas y dinámicaEdades 15–16
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Inicia sesión para usarUna tubería de tres tramos cuya sección y altura puedes cambiar: las partículas trazadoras muestran que el caudal Q = Av se mantiene constante, y tres manómetros y un diagrama de barras muestran que p + ½ρv² + ρgh es igual en todos los tramos (un medidor Venturi). La segunda pantalla es una práctica: un depósito de agua con un orificio lateral pequeño; cambia la profundidad H y la altura del orificio, mide el alcance del chorro y comprueba v = √(2gH) con una tabla de resultados y una gráfica de v² frente a H.
Lección: Dinámica de fluidos: ecuación de continuidad, ecuación de Bernoulli, medidor Venturi y ley de Torricelli
Qué muestra
En un fluido ideal, incompresible y sin viscosidad, el caudal Q = Av es el mismo en todas las secciones, así que el fluido se acelera donde la tubería se estrecha. La ecuación de Bernoulli, p + ½ρv² + ρgh = constante, expresa la conservación de la energía por unidad de volumen: donde aumentan la rapidez o la altura, la presión baja. Un medidor Venturi usa esa caída de presión para medir Q. La ley de Torricelli sale de la misma ecuación: el agua sale por un orificio pequeño, a una profundidad H, con v = √(2gH), como un cuerpo que ha caído una altura H.
Cómo usarla
En la pantalla Tubería (Venturi), cambia Caudal Q, las áreas A₁, A₂ y A₃, Altura h₃, Presión manométrica p₁ y Densidad ρ, y observa los manómetros, las barras y la tabla. En la pantalla Depósito que se vacía (Torricelli), ajusta Profundidad sobre el orificio H y Altura de salida y, pulsa Registrar resultado para varias profundidades y obtén g de la gráfica de v² frente a H. Desmarca Mantener el nivel constante para que el depósito se vacíe.
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla Tubería (Venturi), Depósito que se vacía (Torricelli)
- Caudal Q 1–20 L/s
- Sección del tramo 1 A₁ 10–100 cm²
- Sección del estrechamiento A₂ 5–100 cm²
- Sección del tramo 3 A₃ 10–100 cm²
- Altura del tramo 3 sobre el tramo 1 h₃ 0–3 m
- Presión manométrica en el tramo 1 p₁ 0–200 kPa
- Densidad del líquido ρ 700–1300 kg/m³
- Profundidad del agua sobre el orificio H 0,05–1 m
- Altura del orificio sobre el suelo y 0,1–1 m
- Diámetro del orificio d 2–10 mm
- Mantener constante el nivel del agua (se rellena)
Preguntas para explorar
- ¿Por qué el agua va más rápido donde la tubería se estrecha y qué le pasa ahí a la presión?
- Si el último tramo se eleva sin cambiar su sección, ¿cómo cambia la presión en él?
- ¿Por qué la rapidez del chorro no depende del tamaño del orificio, pero el tiempo de vaciado sí?
