PBL 10: FLUIDOS

EXPERIMENTACIÓN. 

Experiencia 1: Estudio de la presión hidrostática de un fluido.

Vamos a demostrar que en el fondo del agua existe una fuerza que empuja verticalmente, hacia arriba a la moneda, y que esta fuerza es igual al peso del agua que tiene encima.

Materiales:1 tubo de vidrio, 1 placa de metal, hilo, 1regla y 1 vaso de precipitados, 500 ml

Procedimiento: 

1. Llena el vaso de precipitados con agua 

2. Fija un trozo de hilo a la placa de metal.

2. Toma el tubo de vidrio abierto por ambos extremos y acopla a uno de ellos la placa de metal, manteniendo el hilo tenso.

3. Introduce el tubo en el vaso de precipitados y después suelta el hilo. ¿Qué ocurre? Razona por qué.

Al soltar el hilo, comprobamos que la chapa sigue pegada al tubo y no se separa hasta pasados unos segundos. Esto ocurre porque el agua ejerce una fuerza, en este caso hidrostática que hace que se forme una presión. Admás, en el fondo de la chapa que impide que se caiga y por tanto aguanta anexionada al tubo.

4. Deja que se llene el tubo con agua, poco a poco. ¿Qué altura alcanza el agua en el momento que cae la chapa?. ¿Se ha caído cuando el agua del tubo alcanza el nivel de líquido del vaso de precipitados? ¿A qué puede deberse? Razónalo. Repite la experiencia para varias profundidades. Haz una tabla de valores, estima el posible error que estás cometiendo, lleva los datos a una gráfica e intenta sacar una ecuación matemática que justifique estos hechos.

 Cuando la chapa cede y cae, el agua penetra el tubo y alcanza una altura en metros. En el momento en el que la chapa cae y el tubo coge agua, el nivel de agua del vaso de precipitados como es lógico, disminuye porque se encuentra en el tubo. La chapa cae porque el peso de esta y la fuerza que ejerce el tubo es menor.

VÍDEO:

https://drive.google.com/file/d/1zUb5V9C57B9yqWFlHETW0eVdiHMc8w9s/view?usp=sharing

Experiencia 2: Medición de la presión con un tubo en U.

Comprobamos que la presión hidrostática aumenta con la profundidad

Material: 1 tubo en forma de U, 1 regla.

Procedimiento: 

1. Introduce el extremo del tubo en forma de U a una profundidad determinada. Observa la diferencia de nivel obtenido en el extremo opuesto.
2. Razona cuál sería el valor de la presión medida.
3. Repite las mediciones para diferentes profundidades.
4. Haz una tabla de valores, estima el posible error que estás cometiendo, lleva los datos a una gráfica y comprueba si se cumple la ecuación matemática obtenida en la práctica anterior.

CONCLUSIÓN: en esta experiencia, hemos podido comprobar la importancia de la profundidad o la altura cuando nos referimos a la presión. Observamos que cuanta más profundidad, hay una menor presión. En cambio si hay menos profundidad, o más altura, observamos una mayor presión. En esta experiencia, también vemos que al introducir el tubito en el vaso de precipitados, un lado tiene más profundidad que otro, al contrario que si no lo introduces, hay una igualación de líquidos. Cuanta a más profundidad introduzcamos el tubito en el vaso, mayor altura alcanzará el tubo del lado derecho.

VÍDEO:

https://drive.google.com/file/d/1fQTMu6gMY8UtRlWcG2I_w3MiG9yuLz7g/view?usp=sharing

Experiencia 4: Comprobación del principio de Pascal: Prensa hidráulica.

1.- Primero comprueba que la presión en el interior de un líquido es perpendicular a las paredes:

Toma una botella de plástico y realiza varios orificios a diferentes alturas. Llénala con agua y observa que sale siempre perpendicular a la superficie. También sale con mayor fuerza en los orificios de abajo que en los de arriba, ya sabes que la presión aumenta con la profundidad.

2.- Comprueba el principio de Pascal: "La presión ejercida sobre un líquido se transmite por igual a cada punto del líquido y en todas las direcciones".

 Puedes llenar con agua un globo con varios orificios, al presionar verás que los chorros salen igual en todas las direcciones.

3.- Demuestra que con una fuerza pequeña se puede mover un peso grande.

Material: 2 jeringuillas de diferente diámetro,  2 pesas de distinta masa, un tubo en forma de U, agua, colorante y 1 vaso.

Procedimiento:

1. Realiza el montaje de la figura con un tubo de plástico y las 2 jeringuillas.

Llénalo con agua hasta 1/3 de su altura

2. Presiona el émbolo de la jeringuilla de mayor diámetro  y observa cómo es la fuerza en el émbolo de la otra.
3. Presiona ahora el émbolo de menor diámetro y explica cómo es la fuerza ejercida en el otro émbolo en relación con el paso 3. Según lo que has observado, cuál de las dos fuerzas recibida en el otro émbolo es mayor, la del paso 2 o 3? ¿Por qué?

 

4.  Coloca un objeto pesado sobre la jeringuilla de mayor superficie y presiona el émbolo de la jeringuilla de menor diámetro, ¿consigues levantarlo?.

Repite este paso invirtiendo la colocación del objeto, ahora sobre la jeringuilla menor. ¿consigues levantarlo?.

Pesa el objeto que has colocado, mide el diámetro de las dos jeringuillas y calcula la fuerza que has tenido que realizar para levantarlo, cuando estaba en la jeringuilla grande y luego en la pequeña. ¿Coinciden con el peso del objeto?

VÍDEOS DE LAS JERINGUILLAS

https://drive.google.com/file/d/1H04FzMNyB3cB_J0197rb7e_lBDZpwGWF/view?usp=sharing

https://drive.google.com/file/d/1JQJyiya5j3bEJtg6MBotYTKT8yx-1INh/view?usp=sharing

Experiencia 5: Comprobación del principio de Arquímedes.

Material: 1 dinamómetro, 1 soporte, 1 probeta o tubo de ensayo graduado, una esfera de metal, 

agua e hilo.

Procedimiento:

1. Cuelga una esfera de metal de un dinamómetro y anota su peso.
2. Vierte agua en una probeta, hasta la mitad aproximadamente y mide con cuidado el volumen tratando de no cometer error de paralaje.
3. Sumerge la esfera colgada del dinamómetro previamente, tal y como indica la figura, procurando que el agua cubra la esfera por completo y anota su peso.
4. Anota su peso y también el nivel del líquido.
5. Repite este procedimiento (pasos 3 y 4) cinco veces para cometer menos error.
6. Dibuja una tabla similar a ésta y complétala con los valores obtenidos:

CONCLUSIÓN Y EXPLICACIÓN: Tras haber hecho la experiencia con 3 pesas diferentes hemos podido comprobar que el empuje viene a ser el mismo, ya que aunque cambiemos la pesa, siempre repetimos la experiencia en agua, por tanto la densidad siempre va a ser la misma, hecho que no ocurriría si cambiamos el líquido a otro como el aceite con una clara diferencia de densidad.