VASOS COMUNICANTES

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VASOS COMUNICANTES

  1. 1. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoI. OBJETIVOSDemostrar lo que sucede cuando dos o más recipientes se comunican entre sí(por su parte inferior) y en uno de ellos vertimos un líquido.La presión aplicada en un puntotransmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismoPermitir, a partir de la medida de las alturas, la determinación experimental dela densidad relativa de un líquido respecto de otro y constituye,modo de medir densidades de líquidos no miscibles si la de uno de ellos esconocidaII. MARCOTEORICOEl principio de los vasos comunicantes se usa y expresa en el campo de la químicay la física, específicamente en la hidrostática, y consiste básicamente en que altener dos recipientes comunicados y verter un líquido en uno de ellos ambos sellenarán al mismo nivel. Si bien no todos conocemos este principio de maneratécnica, casi todos lo hemos utilizado para tareas como la transferencia de líquido,por ejemplo combustible o agua de un acuario, de un recipiente a otro usandouna manguera, posicionando losFISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoSDemostrar lo que sucede cuando dos o más recipientes se comunican entre sí(por su parte inferior) y en uno de ellos vertimos un líquido.La presión aplicada en un punto de un líquido contenido en un recipiente setransmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismoPermitir, a partir de la medida de las alturas, la determinación experimental dela densidad relativa de un líquido respecto de otro y constituye,modo de medir densidades de líquidos no miscibles si la de uno de ellos esMARCOTEORICOEl principio de los vasos comunicantes se usa y expresa en el campo de la químicay la física, específicamente en la hidrostática, y consiste básicamente en que altener dos recipientes comunicados y verter un líquido en uno de ellos ambos seismo nivel. Si bien no todos conocemos este principio de maneratécnica, casi todos lo hemos utilizado para tareas como la transferencia de líquido,por ejemplo combustible o agua de un acuario, de un recipiente a otro usandouna manguera, posicionando los recipientes de tal manera de que uno quede másFISICA EXPERIMENTAL II1Demostrar lo que sucede cuando dos o más recipientes se comunican entre síde un líquido contenido en un recipiente setransmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismoPermitir, a partir de la medida de las alturas, la determinación experimental dela densidad relativa de un líquido respecto de otro y constituye, por tanto, unmodo de medir densidades de líquidos no miscibles si la de uno de ellos esEl principio de los vasos comunicantes se usa y expresa en el campo de la químicay la física, específicamente en la hidrostática, y consiste básicamente en que altener dos recipientes comunicados y verter un líquido en uno de ellos ambos seismo nivel. Si bien no todos conocemos este principio de maneratécnica, casi todos lo hemos utilizado para tareas como la transferencia de líquido,por ejemplo combustible o agua de un acuario, de un recipiente a otro usandorecipientes de tal manera de que uno quede más
  2. 2. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTES FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 2bajo que el otro; una vez que el líquido comienza a fluir, este continúa haciéndolode manera "automática" hasta vaciar el recipiente posicionado más alto.Para entender este principio es necesario detenerse en el área de la hidrostática. Lahidrostática consiste en el estudio del comportamiento de los líquidos en cuanto asu equilibrio. Las ecuaciones o principios más usados e importantes se basan en elprincipio de Pascal y en el de Arquímedes. El primero expresado por el francésBlaise Pascal sostiene que todos los líquidos pesan, y al contenerlos en unrecipiente las capas superiores presionan a las inferiores, por lo tanto se generauna presión dependiente de la altura del líquido en el recipiente. Esta presión esuna fuerza constante que actúa perpendicularmente sobre la superficie plana. Estosignifica que para un líquido con presión exterior constante, su presión interiordependerá tan sólo de su altura, entonces todos los puntos del líquidoencontrados a un mismo nivel tendrán la misma presión Y en cuanto al principiode Arquímedes consiste en que los cuerpos sólidos sumergidos en undeterminado líquido tienden a ser empujados hacia arriba. Arquímedes se intrigó
  3. 3. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTES FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 3por este fenómeno a partir de la flotación de los barcos, y fue ahí cuando el griegodeterminó la magnitud de este empuje.De ahí concluyó que todo cuerpo sólido sumergido ya sea parcialmente ototalmente en un determinado, el cuerpo sólido tenderá a ser empujadoverticalmente hacia arriba con una fuerza igual al peso del volumen del líquidodesplazado por el objeto sumergido. Además de esto, Arquímedes sostiene quepara que un cuerpo sumergido en un líquido permanezca en equilibrio, la fuerzaque lo empuja verticalmente hacia arriba y el peso deben ser magnitudes devalores iguales aplicadas en un mismo punto. En caso de que cuerpo sólidosumergido en el agua comienza a flotar significa que la fuerza que lo empujaverticalmente predomina sobre el peso del líquido.En base a lo anterior se pueden deducir las principales ecuaciones de lahidrostática; el principio de los vasos comunicantes es una consecuencia directa deestas ecuaciones, en donde las presiones hidrostáticas de puntos en un mismonivel son las mismas, por lo que la altura o nivel en los recipientes tenderá a ser lamisma.
  4. 4. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoIII. MATERIALESSOPORTE UNIVERSAL, NUEZTUBO DE GOMATUBO DE VIDRIODELGADO Y ANCHOFISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoMATERIALESSOPORTE UNIVERSAL, NUEZ VASO DE PRECIPITACIÓNPINZA DE BURETATUBO DE VIDRIODELGADO Y ANCHOTUBO DE VIDRIO ACODADOFISICA EXPERIMENTAL II4VASO DE PRECIPITACIÓNPINZA DE BURETAACODADO
  5. 5. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoIV. PROCEDIMIENTOPRIMER PASO.SEGUNDO PASO.- Con ayuda del vaso precipitado, hecha agua en el tubo anchohasta una altura de 10 cm; manteniendo sujeto el otro tubo delgado con la mano.FISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoPROCEDIMIENTOPRIMER PASO.- Realiza el montaje de la figura.Con ayuda del vaso precipitado, hecha agua en el tubo anchohasta una altura de 10 cm; manteniendo sujeto el otro tubo delgado con la mano.FISICA EXPERIMENTAL II5Realiza el montaje de la figura.Con ayuda del vaso precipitado, hecha agua en el tubo anchohasta una altura de 10 cm; manteniendo sujeto el otro tubo delgado con la mano.
  6. 6. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoTERCER PASO.- Procurando que se vierta el agua, inclina la varilla. Observa elnivel del líquido en los dos tubos.CUARTO PASO.- Tapando con el dedo extremo abierto del tubo de vidriodelgado bájalo todo lo que puedas manteniéndolo vertical. Quita rápidamente eldedo y observa lo que sucede.FISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoProcurando que se vierta el agua, inclina la varilla. Observa elos dos tubos.Tapando con el dedo extremo abierto del tubo de vidriodelgado bájalo todo lo que puedas manteniéndolo vertical. Quita rápidamente eldedo y observa lo que sucede.FISICA EXPERIMENTAL II6Procurando que se vierta el agua, inclina la varilla. Observa elTapando con el dedo extremo abierto del tubo de vidriodelgado bájalo todo lo que puedas manteniéndolo vertical. Quita rápidamente el
  7. 7. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTES FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 7V. SITUACIONES PROBLEMATICAS1.- ¿Qué nivel intenta alcanzar el liquido que sale del tubo devidrio delgado cuando quitas el dedo de su extremo?Si quitamos el dedo que tapa el extremo del vidrio delgado el agua tiende aequilibrarse es decir o comienza a desplazarse en el tubo delgado hastaalcanzar el nivel que tiene el agua en el tubo de vidrio grande.Pasado esto el agua está a un mínimo nivel con respecto a los dos tubos.NOTA:Este principio es utilizado frecuentemente por los albañiles para nivelar laconstrucción y consiste en el empleo de una manguera transparente llenade agua que se va alineando a un mismo nivel por acción del líquido quehay en su interior y brinda un sistema nivelado.
  8. 8. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTES FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 82. Cuando viertes agua en uno de los tubos:a. ¿El nivel del agua es igual o diferente en los tubos?Si vertimos en uno de los tubos el nivel del agua es igual en los tubos estoquiere decir que si en un tubo se aumenta el volumen del liquidoañadiendo mas liquido, el volumen del otro tubo también aumenta poracción del liquido que pasa de un tubo al otro para poder nivelarse.b. El nivel de los líquidos en los vasos comunicantes es el mismo conindependencia de la mayor o menor inclinación que pueden tener.Si inclinamos un tubo con respecto al otro nivel del agua permanece iguales decir si inclinamos un tubo, este crece en volumen pero el liquidomantiene su nivel en ambos tubos. Esto quiere decir que el nivel de loslíquidos en los vasos comunicantes es el mismo. Esto se debe a que lapresión atmosférica y la gravedad son constantes en cada recipiente, porlo tanto la presión hidrostática a una profundidad dada es siempre lamisma, sin influir su geometría ni el tipo de líquido.3. ¿Si vertimos líquidos de diferentes densidades, que no semezclen entre sí, el nivel de agua será igual o diferente?Explicarlo.
  9. 9. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoAnalicemos el caso de los vasos comunicantes: si en un tubo o manguera conforma de U colocamos agua, esta alcanzará en ambos brazos la misma alturacuando se establezca el equilibrio, es decir, hasta que en cada brazo las presionessean iguales. Pero si colocamos aceite en uno de los brazos veremos que elsistema queda como se ilustra en la figuraFISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoAnalicemos el caso de los vasos comunicantes: si en un tubo o manguera conforma de U colocamos agua, esta alcanzará en ambos brazos la misma alturacuando se establezca el equilibrio, es decir, hasta que en cada brazo las presionesolocamos aceite en uno de los brazos veremos que elsistema queda como se ilustra en la figuraFISICA EXPERIMENTAL II9Analicemos el caso de los vasos comunicantes: si en un tubo o manguera conforma de U colocamos agua, esta alcanzará en ambos brazos la misma alturacuando se establezca el equilibrio, es decir, hasta que en cada brazo las presionesolocamos aceite en uno de los brazos veremos que el
  10. 10. VASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTESVASOS COMUNICANTES FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 10Supongamos que la altura (hB) de la columna de aceite es un poco mayor que 10cm. Como la presión ejercida por el agua en el punto A debe ser la misma queejerce el aceite en el punto B, tenemos:PA = PBConsiderando, esto implica que:DBghB = DAghADonde DB y DA son las densidades del aceite y el agua respectivamente y hB y hA(10 cm) sus respectivas alturas. Como g, la aceleración de gravedad es la misma, yse puede simplificar*, con lo cual queda:DBhB = DAhA* La presión atmosférica también contribuye prácticamente igual en ambascolumnas, razón por la cual no la consideraremos.Por último, como la densidad del aceite es 0,98 g/cm3, podemos determinar laaltura de la columna de aceite. En efecto:Reemplazando los datos del ejemplo que hemos desarrollado encontramos que:hB = = 10,2 cm.Entonces nos damos cuenta que los niveles son diferentes

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