Mapa mental de Fluidos

HACER LA FUENTE DE HERON

Construyendo la fuente de Heron

La fuente de Heron es un gran proyecto para una feria de ciencias, ya que es simple de hacer y muestra muchos de los principios básicos de la física. Este proyecto muestra cómo la energía potencial puede proporcionar energía, usando agua y gravedad, y aire y compresión. Estos son aspectos fundamentales de la neumática y la hidráulica y la fuente de Heron también le permite tener un poco de diversión durante el proceso.

La fuente de Heron probablemente fue fundida en bronce, a un gran costo, pero vamos a hacer una de materiales mucho más sencillos, fácilmente encontrados en la casa o en una ferretería local.



Que necesitas:


  1. Una cuenca de plástico
  2. Dos, plástico, soda, botellas
  3. Tubos flexibles de plástico, a menudo utilizados para acuarios
  4. Dos frascos de plástico con tapas de plástico
  5. Un soporte para los dos recipientes
  6. Silicon o algún otro sellador impermeable

Como hacer la Fuente de Heron

Si puedes conseguir pegar los frascos de cristal y de la tubería de goma, ésta es una gran versión de la fuente de la Heron.

Procecimiento

El agua en el plato contiene energía potencial gravitacional y, cuando cae, usa la presión neumatica del aire para suministrar aire al recipiente que está más arriba, contenedor de la fuente. Una vez que el agua cae por debajo del nivel del tubo de salida en el recipiente de suministro de la fuente, la fuente de Heron se detendra.

El experimento tiene muchas variaciones y vastantes formas de construir dependiendo del tiempo y de los recursos.

1.- La base necesita estar en lo alto, un tanto más que la altura de dos botellas. Si tienes algo que puedas modificar o puedas construir como con las piezas de Mecano.

2.- Has un agujero en el fondo de la base, lo suficiente grande para que el tubo entre en él.

3.- Que el tubo tenga una longitud de (24" - 36") a través de la base y sella con silicon.

4.- Perfora los tapones con dos hoyos, éste será el contenedor y suministrador de aire y debe de ser la parte más baja del aparato.
5.- Empuja el tubo a través de uno de éstos agujeros, hasta que casi alcance el fondo.

6.- Incerta otra pieza de tubo a través del otro hoyo, necesitrás empujar casi una pulgada de tubo a través del hoyo.

7.- Asegurate que tus sellos alrededor de los tubos con silicón sean herméticos usando sellador de silicón.

8.- Al segundo contenedor hazle dos perforaciones en la tapa. Este será el abastecedor de agua de la fuente y debe estar lleno con agua.

9.- Conecta el tubo que viene del primer contenedor y unelo a una perforación de la tapa del abastecedor de agua a través de las perforaciones. Sólo necesitas incertarlos 1".

10.- Por último corta un tubo e introducelo en la otra perforacion empujandolo hasta llegar casi al fondo del recipiente.

11.- Usa silicon para sellan entre las uniones de tubos-tapas alrededor de los tubos.

12.- El suminstrador-contenedor tiene que estar más alto que el contenedor.

13.- Necesitas un tercer tubo para regresar a la fuente, puedes tratar de construir una rueda de agua.

14.- Lentamente llena la base y observa como el agua fluye desde la base hasta el contenedor suministrador, sólo con la gravedad. Éste proveerá de agua al segundo contenedor y causará que dispare el agua nuevamente a la fuente, más alto que en la base original.

Cómo funciona

A primera vista, parece un dispositivo con movimiento perpetuo; una máquina que puede mantener el movimiento perpetuo. Sin embargo, éste no es el caso y, como el frasco de suministro de aguas se llena de agua, el chorro de agua de la boquilla disminuirá y se detendrás por completo. Para encender nuevamante la máquina, necesitas vaciar éste contenedor y rellenarar el contenedor con agua.

Les comparto un video como ejemplo https://youtu.be/mjYKW8yUzjI

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

¿Cuál es la ciencia detrás del principio de Arquímedes?

Se dio cuenta de que un objeto sumergido en el agua siempre desplazaba un volumen de agua igual a su propio volumen. Esto formó la base de su experimento porque comprendió que, si dividía el peso de un objeto por el volumen de agua desplazado, conocería su densidad.

Para su experimento, pesó la corona, un bloque de oro, y un bloque de plata. Entonces sumergió cada uno en el agua, midiendo cuidadosamente cuánta agua se desplazó. Al introducir las cifras en la ecuación, calculó que la corona era menos densa que el oro, pero más densa que la plata, indicando que era una mezcla de los metales y que las sospechas del rey Hieron eran correctas.

Recrea los experimentos de desplazamiento de agua de Arquímedes

Necesitas:

  • Una jarra o cilindro graduado de medición
  • Agua
  • Tres objetos de tamaño similar, como tres guijarros (piedra caliza, granito y ladrillo), 
  • tres objetos de metal (hierro, plomo y aluminio son buenas opciones) u otros materiales (madera, vidrio y metal). Sea cual sea su uso, trate de encontrar un cilindro de medición o una jarra que sea lo suficientemente grande como para acomodar los objetos sin permitir que el agua se derrame sobre el borde, pero lo suficientemente pequeño como para permitir una medición precisa.
  • Una calculadora

Cómo realizar el experimento:

  1. Vierta un poco de agua en la jarra, asegurándose de que hay suficiente para cubrir el objeto completamente.
  2. Observe el volumen
  3. Sumergir uno de los objetos en el agua - tenga en cuenta que, si el objeto flota, tendrá que empujar suavemente hacia abajo con el dedo
  4. Mida el nuevo volumen
  5. Repita el proceso con los otros dos objetos. Por ejemplo: Si un bloque de madera pesa 6 gramos y desplaza 8 mililitros de agua 6 g / 8 ml = 0.75 g / ml
Bajo circunstancias normales, el agua tiene una densidad de 1g / ml, por lo que cualquier objeto con una densidad inferior a este flotará; cualquier objeto con una densidad de más de esta se hundirá.

Puede llevar este experimento más lejos un experimento con otros líquidos, tales como agua salada, jarabe de maíz, o aceite vegetal. Esto hará que las cosas un poco más complicadas, pero también le dará muchas cosas para hablar en su demostración de feria de ciencias.

TEOREMA DE BERNOULLI

Alas y cosas de elevación.

Las aves y los aviones tienen una cosa muy importante en común: ambos hacen uso de las alas para volar.

Un águila y un avión de pasajeros pueden no parecer iguales, pero sus alas se forman de una manera similar. La superficie superior del ala es curvada. Se eleva abruptamente y suavemente desde el frente, o borde delantero, y luego se aleja suavemente a la parte trasera, o borde de arrastre. La superficie inferior del ala, en comparación, es mucho más plana.

¿Por qué esta forma particular es tan importante para el vuelo?

Experimenta un Tunel de viento

Necesitarás:

  • 16 cajas grandes de leche
  • Un potente ventilador, preferiblemente con varios ajustes de velocidad
  • Una gran mesa
  • Pegamento o cinta adhesiva
  • Una hoja de papel (aproximadamente 8 " por 11")
  • Una aguja de tejer
  • Hilo de algodón (estambre)











Qué hacer:

Cortar el frente y la parte posterior de los cartones de leche. Pegue o cinta los cartones juntos para hacer un cuadrado de 4 por 4, como se muestra. Fijar este arreglo a la tabla de mesa. Coloque el ventilador detrás de los cartones para que esté exactamente en línea con ellos. Coloque el centro del ventilador opuesto al centro del cuadrado. El túnel de viento básico ahora está completo.

Doble la hoja de papel por la mitad. Tape la mitad superior a la mitad inferior alrededor de 1 pulgada del borde. El papel ahora parece un ala de avion. Deslice la aguja de tejer en el pliegue.

Cambie el ventilador a su velocidad más baja. Mantenga el nivel de la aguja de tejer en el centro de la corriente de aire con el lado curvo del ala hacia arriba. ¿Qué pasa? Gire el ala alreves y vuelva a intentarlo. ¿Qué efecto tiene esto?

Llevándolo más lejos:

Encinta varios pedazos de hilo a lo largo del borde delantero del ala para que se retrocedan sobre la superficie del ala superior. Vuelva a colocar el ala en el túnel de viento. ¿Qué pasa con el hilo cuando se vuelve a encender el flujo de aire? ¿Qué sucede si cambia el ventilador a una velocidad más alta?

Hacer alas de varias formas diferentes y probarlas. Registra tus resultados e intenta explicarlos.

Experimento a profundidad:

Son posibles muchas mejoras al túnel de viento básico. Sería muy útil, por ejemplo, instalar un ventilador con una velocidad continuamente variable. Esto sólo debe ser intentado por un adulto con un buen conocimiento del equipo eléctrico. De manera similar, un dispositivo para medir la velocidad del viento (un anemómetro) sería una adición valiosa para experimentos más avanzados. Los cartones de leche podrían ser reemplazados por una matriz más permanente hecha de finos paneles de madera.

También se necesitará algún tipo de arreglo si los planos del modelo deben ser probados apropiadamente en el túnel de viento. Se podría construir un marco a partir del cual el modelo podría ser suspendido por hilos. Los hilos tendrían que estar lo suficientemente flojos como para que el avión pudiera levantarse o caer, o inclinarse hacia la izquierda o hacia la derecha, pero no tan sueltos como para dejarlo fuera de control. En la práctica, esto no es fácil. Un método alternativo es mantener el plano firme y sujetar el hilo de algodón a las áreas de interés del modelo. La forma en que el hilo es soplado indica el comportamiento del flujo de aire.

Explicación:

El aire que pasa bajo el ala continúa más o menos en línea recta. Esto se debe a que la superficie inferior del ala es casi plana. Sin embargo, el aire que fluye sobre el ala tiene más lejos por donde ir, porque la superficie superior es curvada. Para mantenerse al corriente con el aire por debajo, el aire en la parte superior tiene que moverse más rápido. Pero según el principio de Bernoulli, una velocidad más alta significa una presión más baja. Como resultado, el aire en la parte superior del ala debe presionar menos contra el ala que el aire por debajo.

Dado que la presión hacia abajo sobre la parte superior del ala móvil es menor que la presión hacia arriba sobre el fondo del ala, existe una fuerza ascendente global. Esta fuerza ascendente se llama ELEVACIÓN.

Una forma de ala, o AIRFOIL, es la mejor forma para producir elevación. Es por eso que la naturaleza utiliza perfiles aerodinámicos en aves, insectos voladores y murciélagos, y por qué los ingenieros humanos los utilizan en varios tipos de aeronaves.

Les comparto un video como ejemplo de que hacer. https://youtu.be/qDQncRSlL8c