Ejercicios Resueltos de Hidrodinamica

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE - DEPARTAMENTO DE FISICA - http://fisicageneral.usach.cl

con que sale inicialmente el agua por el orificio, como hemos hecho hasta ahora: P1 ) *gh1 )

1 2 1 *v1 ( P2 ) *gh2 ) *v 22 2 2

Consideraremos la referencia en el piso;

P2+*gh2+½*V22=P3+*gh3+½*V32 Con P2=P3=P0 : P0+*gH+½*V22=P0+*g[0]+½*V32 De donde: v32=v22+2gh

además tanto en 1 como en 2 la presión es la atmosférica, y v1=0, puesto que la relación entre las áreas del tanque y del orificio permite despreciarlo a través de la ecuación de continuidad. (Note que:

A1 1r12 ( ( 4239 A 2 6cm2

v32=58.8 m2/s2+2[9,8m/s2][6 m] v3=13,3m/s Hasta aquí, el problema es resuelto como ha predicho la teoría expuesta.

embargo, calcular el tiempo que demora el tanque

¡La velocidad en 2 será 4239 veces mayor que la velocidad en 1! ).

en

vaciarse

requiere

de

consideraciones distintas, puesto que la profundidad no será constante, como en los casos anteriores.

De lo anterior:

Sin

Esto producirá que la

velocidad con que baja el fluido en el 1 1 2 P0 ) *g h ) h0 ! ) * 0 ! ( P0 ) *gh ) *v 2 2 2 2

tanque, así como la velocidad con que sale el líquido por el orificio, no sean constantes

De donde:

en el tiempo. v 22 ( 2gh0

Tal como lo habíamos previsto según Torricelli.

Para resolver esto, consideraremos que la altura h del líquido disminuye en dh durante un intervalo de tiempo dt (ver figura). Entonces, la velocidad con que baja el

Es interesante esta expresión, puesto que

fluido en el tanque v1, queda determinada

la velocidad no depende de la densidad del

por la expresión:

líquido, tal como la caída de un objeto no depende de su masa en ausencia de aire. Por lo tanto:

v1 ( +

dh dt

Negativa puesto que h disminuye en el

m# m " v 2 ( 2 $ 9,8 2 % 3m ! ( 7,7 s s ' &

tiempo. Adicionalmente, se tiene que

Luego, aplicando nuevamente Bernouilli

Como ya sabemos, expresión que es cierta

para los puntos 2 y 3, podemos calcular la

para todo t, de donde:

v1A1=v2A2

velocidad con que llega el agua al suelo: 16/04/2008

Jorge Lay Gajardo. jlay@usach.cl

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