Ejercicio de física como resolverlo

Se mide la cantidad de agua que sale de una manguera y se encuentra que una cubeta de 20 Litros se llena en 20 segundos:

a) Calcula el volumen de la cubeta en metros cúbicos (1 m3 = 1000 L). Primero desarrolla detalladamente la conversión.


b) Calcula cuántos metros cúbicos salen por la manguera cada segundo. Desarrolla y escribe las operaciones que estás realizando para llegar al cálculo.


El cálculo anterior es el gasto (G=v*A) que fluye por la manguera.

Considera que la manguera tiene un radio interior de 9mm (9x10-3m).

c) Calcula el área de una sección transversal de la manguera.

A=π*r2 =


d) Utilizando la expresión del gasto, calcula la velocidad con que el agua sale de la manguera.

De G=v*A; tenemos que:


e) Ahora, le pones un dedo en la salida del agua y dejas cubierta la mitad de dicha salida ¿qué área tendrá ahora la salida? Desarrolla la expresión y el resultado.


f) Calcula la nueva velocidad de salida del agua (comprenderás por qué es tan divertido poner el dedo en la salida de las mangueras)

v=G/A =

Respuesta
26
$$\begin{align}& \end{align}$$

Te respondo...

$$\begin{align}&a)\\&1000 l.....1 m^3\\&20 l........X = \frac{20 l \cdot 1 m^3}{1000 l}= 0.02 m^3\\&b) \text{Dice que se llenó el balde en 20s, así que escribiremos esto pero}\\&\text{en lugar de hacerlo en litros lo hacemos en m}^3\\&20 s....\  0.02m^3\\&1 s......\ X = \frac{1s \cdot 0.02 m^3}{20s}=0.001m^3\\&\text{Para ser correcto habría que escribir 0.001 }m^3/s\\&c) \text{Lo que te definen como gasto (G) en general es conocido como Caudal y }\\&\text{se expresa en }m^3/s\\&A= \pi \ r^2 = \pi (0.009 m)^2 = 2.54\cdot 10^{-4} m^2 \text{ (que sería lo mismo que 0.000254 }m^2)\\&d) G = v \cdot A\\&v = \frac{G}{A} = \frac{0.001m^3/s}{2.54 \cdot 10^{-4} m^2} = 3.93 m/s\\&e) \text{Sabemos que } G = v \cdot A\\&\text{G es constante, por lo tanto si el área se reduce a la mitad, la velocidad debe crecer al doble para }\\&\text{mantener la igualdad. Dicho "matemáticamente"}\\&G = v\cdot A =\\&\text{multiplico y divido por 2 para mantener la igualdad}\\&=v\cdot A \cdot \frac{2}{2}= \\&\text{reacomodo los términos}\\&=v\cdot 2 \cdot A \cdot \frac{1}{2}= 2v \cdot \frac{A}{2}\\&\text{Y es lo que dije antes, si el área es la mitad, la velocidad debe ser el doble}\\&\therefore\\&v = 2\cdot 3.93 m/2 = 7.86 m/s\end{align}$$

Ví en otras preguntas que además pregunta saber que usaste para resolver esta actividad (Arquímedes, Pascal, Bernoulli, etc)

El cálculo de caudal se basa en el principio de Bernoulli, te dejo un link al respecto

https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1lculo_del_caudal_de_agua_en_tuber%C3%ADas 

¡Gracias! 

En verdad me ayudaste mucho, eres muy amable.

Saludos!!

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1 respuesta más de otro experto

Respuesta
2

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¡Hola Ivett!

Te dejo el link a mi respuesta.

. Resuelve el siguiente problema. Desarrolla el procedimiento e incorpora la solución.

Saludos.

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