Descarga de un sifón que contiene un fluido viscoso

Abstract

En el contexto de una clase correspondiente al tema Hidrostática del segundo módulo de la asignatura Física I, se propone realizar un experimento cuya implementación consiste en un dispositivo empleado para trasvasar líquidos de un recipiente a otro. Para ensayar esta implementación se midió el caudal de descarga de una cubeta de vidrio conteniendo agua descargada a través de una manguera dispuesta en forma de “U” con un extremo sumergido en el líquido y otro libre a la atmósfera. Planteando un modelo simplificado basado en la ecuación de Bernouilli, se obtuvo una predicción de la velocidad de descarga. A partir de esa expresión se obtuvo una ecuación diferencial para la velocidad y en consecuencia para el caudal en función del tiempo. La función obtenida luego se compara con los registros experimentales observándose un apartamiento entre el modelo y el experimento. Para remediar esta situación se actuó modificando el perfil de velocidad considerando en forma fenomenológica la distribución transversal de velocidades en un tubo cilíndrico. Por otra parte se elaboró una simulación del experimento empleando el software GeoGebra esperando mejorar la comprensión de los fenómenos involucrados en la descarga y también asistir en las posibilidades de ajuste al momento de realizar comprobaciones experimentales comparando los resultados de medidas con los valores calculados con modelos menos simplificados. Además el software posee controles deslizables que permiten obtener mejores ajustes en forma ágil y así analizar las limitaciones de los modelos. Finalmente se presenta una encuesta destinada a los estudiantes que completa la evaluación del software como herramienta de aprendizaje. Esta, consulta sobre aspectos constructivos, predicción de variables de las que depende el caudal, detención del flujo y otras consideraciones.