Reporte - Botella de Mariotte PDF

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Botella de Mariotte...

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Denisse Cabiedes García A01706310 Experimentación física y pensamiento estadístico Gpo. 2 Profesor: Rafael Espinoza Castañeda REPORTE “Técnicas de medición de flujo en mecánica de fluidos: Midiendo lo imposible” Profesor Daniel Chehata Gómez El profesor Daniel Chehata de la universidad Twente en Países Bajos, quien se ha dedicado a la investigación y experimentación criogenia e imparte clases de mecánica, termodinámica, circuitos eléctricos, entre otras, abordó importantes temas de fluidos y sus respectivas ecuaciones, así como las técnicas de seguimiento de partículas para su visualización basándose en los métodos invasivos y no invasivos. Mencionó que los fluidos generan movimientos y son excelentes medios de transporte de energía y materia. Relacionado con esto, platicó que existen ecuaciones que describen el movimiento de los fluidos, sus esfuerzos y presión: Ecuaciones de Navier Stocks. Tales ecuaciones no tienen soluciones analíticas y es necesario recurrir a métodos numéricos y experimentos. La ecuación de Bernoulli, cuando es un fluido no viscoso, es un caso especial de esta ecuación

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Ecuaciones de Navier Stocks

Con respecto a la visualización y seguimiento se tienen dos enfoques: ☺ Enfoque Euleriano: Veo qué pasa frente a mí. Es un cuadro de observación sencillo con cámara. ☺ Enfoque Lagrangiano: Me muevo con el fluido. Se debe escoger la partícula y seguirla con una cámara. Suele ser complicado. El flujo granular es un experimento de enfoque euleriano, este mide la fuerza de arrastre en función del tiempo para medir la velocidad de un flujo de partículas dentro de un cilindro. Con una cámara se grababan imágenes para ver qué pasaba alrededor del cilindro. Otro experimento con enfoque euleriano fue el de observar burbujas, ya que estas tienen formas peculiares. El profesor mediante experimentos notó que las burbujas pequeñas tienen una mayor densidad y por lo tanto una menor velocidad, en cambio al aumentar su volumen tienen una menor densidad y mayor velocidad. Todo esto en un fluido adelgazante inelástico, también se realizaron experimentos con fluidos elásticos.

Denisse Cabiedes García A01706310 Experimentación física y pensamiento estadístico Gpo. 2 Profesor: Rafael Espinoza Castañeda En el fluido elástico las burbujas tenían pequeños picos al final, y con en el fluido inelástico eran más planas. Se pudo apreciar que con tan solo aumentar un poco de volumen se crea una discontinuidad. Antes de tal discontinuidad las burbujas tienen una forma más esférica y después de la discontinuidad empiezan a tomar una ligera forma de globo. Dentro de los experimentos de enfoque Lagrangiano, se encuentra el de agitar fluidos con burbujas para hacer un flujo turbulento, este experimento fue realizado en Holanda. Se tenían dos preguntas: ¿Qué pasa si pongo burbujas? y ¿A dónde se van las burbujas? La respuesta de la 1ra pregunta es que cuando se agregan partículas menores la turbulencia disminuye, por lo tanto, cuando son mayores la turbulencia aumenta. Y para la 2da pregunta, se observó que las partículas se van a los extremos. Se logró la resolución de las preguntas mediante un experimento con un tubo de 2 metros donde se observaban las burbujas con 4 cámaras que tenían un eje que se movía a la misma velocidad de las burbujas sin ninguna vibración ya que afectaría el proceso y con ventanas con agua perpendicular a las cámaras para evitar la deformidad (Ley de Snell). Asimismo, se estudiaron las técnicas de mecánica de fluidos, las cuales son: ☺ Técnicas no invasivas ☺ Técnicas invasivas Dentro de las técnicas no invasivas se encuentra el PIV (Particle Image Velocimetry), uno de los experimentos realizados con esta técnica es el de ponerle partículas fluorescentes al agua que reflejan un láser. Estas partículas tienen el mismo índice de refracción y densidad que el fluido. Se tomaron imágenes para comparar donde están los picos de luminosidad y así se dibujaron vectores. Se tenían 2 teorías del origen de fluctuaciones de velocidad en sedimentación: 1. 2.

Las fluctuaciones se debían al gradiente de fluctuación. Las fluctuaciones dependían del tamaño del recipiente.

Otra de las técnicas no invasivas es la técnica Schlieren, que está basada en la diferencia del índice de refracción de la luz en fluidos, y la Anemometría Laser, que está basada en el efecto Doppler que indica que la luz es una onda. Con este se deduce la velocidad de las partículas. Vimos varios videos donde se experimentaba usando técnicas no invasivas como el de la gota de café (Efecto Marangoni), la forma de congelarse de las gotas de agua en un plato frio (se congela al final con un piquito) y como impacta un láser en una gota de tinta. Por otra parte, se encuentran las técnicas invasivas, como lo es la Anemometría de hilo caliente/ sonda por donde pasa corriente eléctrica para tratar de mantener la temperatura

Denisse Cabiedes García A01706310 Experimentación física y pensamiento estadístico Gpo. 2 Profesor: Rafael Espinoza Castañeda y corriente constante. Debido a que es invasivo se modifica el flujo del fluido, no obstante, es la forma más común y barata. Por último, se observó el efecto Leiden Frost en un video que mostraba una gota de líquido levitando sobre su propio vapor, esto depende de la superficie y del tamaño de la gota, pues con menor masa se tiene mayor velocidad....