Principios tecnológicos de los fluidos y termodinámica

REALIZA UN PROTOTIPO DE UNA MÁQUINA TÉRMICA

2017-05-29T10:50:00.000-07:00

OBJETIVO
Promover el desarrollo de prototipos y experimentos en la solución de un problema de su contexto, mediante la aplicación de los principios, leyes, modelos o teorías de las Ciencias Experimentales y de las Matemáticas, incluidos en los programas de estudio vigentes (Leyes de la termodinámica), para fortalecer la participación y el intercambio de experiencias del estudiantado.

Podrán participar de manera individual o en equipos de cuatro integrantes como máximo.

DESCRIPCIÓN DE LOS ASPECTOS A EVALUAR

A) PROTOTIPO

Parte de un problema de su contexto.
Funciona de manera correcta.

- Está terminado totalmente

- Debe ser estético

- Debe ser reforzado, no frágil

Manifiesta la aplicación de los principios, leyes, teorías o modelos incluidos en los programas de estudio (bloque 3 de Física II).
Los resultados se desprenden del funcionamiento de este.

B) REPORTE ESCRITO

Escritura

El reporte deberá redactarse en hojas tamaños carta, extensión máxima de cinco cuartillas sin considerar la portada, en Word versión 2010, tipo de letra Times New Roman 12, justificado e intercalado de 1.0, numerar páginas en borde superior derecho e incluir los siguientes apartados.

- Portada

* Título: debe hacer referencia de manera sintética y sencilla al tema principal del trabajo y redactarse en un máximo de veinticinco caracteres.

* Asignatura

* Semestre

* Plantel: número y nombre

* Turno: matutino o vespertino

* Nombre de los integrantes del equipo: iniciando por nombre(s), apellidos, en orden alfabético y centrado en los márgenes laterales.

* Grupo

* Nombre del profesor asesor: iniciando por nombre(s) y apellidos.

- Resumen

* Sintetiza en forma global el contenido del trabajo.

* Se redacta utilizando un lenguaje claro y conciso.

* Debe reflejar el objetivo del trabajo, el problema que se desea resolver con el prototipo o experimento, las características principales del desarrollo, los principales resultados y las conclusiones.

* Se escribe en un sólo párrafo sin sangrías.

* Utilizar un máximo de 250 palabras.

- Introducción

* Presenta el problema específico (pregunta de investigación) y la justificación del trabajo.

* Responde la siguiente pregunta: ¿cuáles son las bases teóricas (teorías, leyes, principios, conceptos, modelos, etc.) del programa de estudio que apoyaron el trabajo?

- Desarrollo
* Explica paso a paso como se realizó el prototipo o experimento que resuelve el problema.
* Incluye la definición de las variables a trabajar.
* Describe el método o métodos empleados.
* Enuncia los materiales utilizados.

- Resultado y análisis

* Dan respuesta al problema específico (pregunta de investigación) e hipótesis.
* Se presentan en forma clara utilizando figuras, imágenes, tablas, etc.
* Se presenta de forma organizada conforme al desarrollo del trabajo.

- Conclusiones
* Interpretar los resultados obtenidos.
* Retomar las bases teóricas que sustentan el trabajo.
* Muestran la relación de los resultados con las hipótesis y el problema a resolver.
* Justifican la importancia de los resultados obtenidos.

- Fuentes consultadas
* Incluye bibliografía y recursos multimedia.
* Cita las fuentes consultadas con estilo APA.

Ortografía y redacción

- Utiliza el vocabulario y la ortografía, para la correcta comunicación escrita.

- Utiliza la correcta redacción en el reporte escrito.

- Las ideas en cada apartado se presentan en un orden adecuado.

Dominio de la disciplina

- Los conceptos, teorías, leyes o principios que se incluyen en el reporte son congruentes con la problemática que se pretende resolver.

- Manifiesta de forma escrita el dominio de los conceptos, teorías, leyes o principios.

C) EXPOSICIÓN ORAL

Dominio de la disciplina

- Utiliza los conceptos disciplinares correctamente en toda la presentación.

- Responde con claridad y precisión a las preguntas.

A acontinuación de doy unos links para ayudar a orientarte, pero lo más importante es su imaginación:

https://youtu.be/L3XAFSMdVWU

Construye un barco a vapor.

El único problema de el siguiente es comprar la unidad Peltier en una tienda de elctronica, ha de ser un poco caro:

https://youtu.be/TtcG0nxR01A

Te comparto un video que muestra por que es imposible construir una máquina perpetua.
Por si necesitas saber un poco más de entropia.

Mapa mental de Fluidos

2017-05-18T19:43:00.001-07:00

HACER LA FUENTE DE HERON

2017-02-27T21:40:00.002-08:00

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:

Una cuenca de plástico
Dos, plástico, soda, botellas
Tubos flexibles de plástico, a menudo utilizados para acuarios
Dos frascos de plástico con tapas de plástico
Un soporte para los dos recipientes
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

2017-02-16T19:47:00.000-08:00

¿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:

Vierta un poco de agua en la jarra, asegurándose de que hay suficiente para cubrir el objeto completamente.
Observe el volumen
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
Mida el nuevo volumen
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

2017-02-16T18:42:00.000-08:00

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

PRESIÓN MANOMÉTRICA Y PRESIÓN ABSOLUTA

2014-10-02T12:31:00.002-07:00

La presión del aire en una pelota de fútbol

La raíz de la palabra. Manómetro.

Del griego manós, poco denso y métron, medida. Aparato utilizado para medir la presión de los gases.

Competencias ejemplificadas: Explicitar un concepto físico en el contexto del deporte; aplicar modelos matemáticos, usar las TICs para comunicarse.

Según los reglamentos, la presión del aire en una pelota de fútbol debe estar entre el valor mínimo P1 = 8 psi (pound square inches, libras por pulgada cuadrada) y el valor máximo P2 = 12 psi. Medidos con un manómetro.

a) ¿Cuánto son esos límites expresados en atmósferas?

b) ¿Son esos valores de presión los valores reales?

Solución:

a) Como 1 atm = 14.7 psi, estos valores, expresados en atmósferas, son:

P1 = 8 ~~psi~~ . _1 atm_ = 0.54 atm

14.7 ~~psi~~

P2 = 12 ~~psi~~ . _1 atm_ = 0.82 atm

14.7 ~~psi~~

b) Ambos valores de la presión son menores que la presión atmosférica.

Dar sentido al resultado: De ser esos valores reales, la pelota no podría estar inflada. La presión del aire en la pelota de fútbol debe equilibrar la presión del material tensado del que está hecha la pelota. Por eso, esos valores no representan los valores reales de la presión en la pelota.

c) Calcula la presión total del balón en su límite inferior y su límite superior cuando el balón va a ser usado en las costas de Can-cun para una "cascarita". Da el resultado en psi.

No olvides:
- Leer las reglas básicas de comunicación que se encuentran hasta abajo de este blog.
- Dejar tus datos completos: Apellidos, nombres y grupo.

Golpe de calor

2011-11-24T20:50:00.000-08:00

El vidrio cuarzo resiste grandes cambios bruscos de temperatura.

1.- Explica por que en un vaso de vidrio común probablemente se romperá si se le llena parcialmente con agua hirviente.

2.- ¿Por qué si lo llenamos por completo hay menos probabilidad de que se rompa?

3.- ¿Por qué no se quebraría si fuera de vidrio pyrex?

El horno de convección natural

2011-11-24T20:15:00.000-08:00

Si un horno se calienta a 220°C tanto el aire en él contenido como las partes metálicas en su interior se encuentran a esta temperatura, explica entonces por que al introducir una mano en el horno esta se quema, y muy frecuentemente, si la mano toca alguna de las partes metalicas, pero no se quema si sólo esta en contacto con el muy caliente aire del horno. ¿A qué se debe principalmente este fenómeno?

¡No tengas frio!

2011-11-15T10:52:00.000-08:00

Los átomos que componen la materia (solida, líquida o gaseosa) continuamente se estan moviendo, dada esa virtud de la materia se dice que tiene energía cinética. El promedio de la energía cinética de todas las partículas (átomos o moléculas) produce un efecto que conocemos como calor.

Si comprimes rápidamente el aire que se encuentra en el interior de una bomba de aire para inflar neumáticos sentiras que se calienta, debido a la mayor presión que se ejerce en las molécuas y se mueven más a prisa.

Qué pasa cuando un tanque de gas lo conectan para calentar un cazo con "carnitas"
1.- ¿Haz notado que se forma escarcha de hielo afuera del cilindro? ¿Por qué sucede esto?

El termómetro

2010-11-19T22:35:00.000-08:00

Cuando mides la temperatura de un objeto con un termómetro ¿Qué es lo que pasa con el sistema que ahí se forma: Objeto, vidrio y mercurio desde que el termómetro lo colocaste para medir su temperatura hasta que se estabiliza?

Explica en términos de la Ley cero de la termodinámica.

Pregunta de peso

2010-10-06T21:55:00.000-07:00

¿Por qué es inexacto afirmar que los objetos pesados se hunden y los objetos ligeros flotan?

Los silos

2010-10-06T21:51:00.000-07:00

La próxima vez que pases cerca de una granja, observa que los silos tienen bandas metálicas a su alrededor para proporcionarles resistencia. Observa además que estas bandas están más próximas unas de otras cerca del suelo y están más separadas cerca de la parte superior del silo. ¿Cuál es la razón de esto?

Patas de elefante

2010-10-06T21:46:00.000-07:00

En tu opinión, ¿qué produce más presión sobre el suelo: un elefante o una dama con zapatos de tacón alto? Haz suposiciones razonables y un cálculo aproximado en cada caso para justificar tu respuesta.

Como pez en el agua

2010-09-03T22:27:00.000-07:00

¿Cuál es la diferencia entre los tres diferentes objetos que se encuentran en el agua?
- Una piedra en el fondo,
- Un tronco de madera flotando,
- Un pez moviéndose hacia arriba y hacia abajo.
¿Qué mecanismo ocupa el pez para que no se hunda ni flote?

Principio de Arquimedes

2010-09-03T22:13:00.000-07:00

Se tiene un cubo de hierro que tiene una masa de dos toneladas, se echa al agua y al ser casi ocho veces más denso que el agua, la fuerza de flotación es insuficiente para mantenerlo flotando ¡Y se hunde!

Después se le hacen modificaciones a ese cubo dándole forma de cuenco y sigue manteniendo su masa de dos toneladas, si en esas condiciones se deposita en el agua ¿Qué crees que pase? Explica lo que sucede.

Bienvenida al grupo en general

2010-08-04T12:40:00.000-07:00

Hola a todas las personas que ingresan por primera vez a este blog, aquí encontrarán actividades que pueden desarrollar en su casa y que les va a servir para el aprendizaje autodidacta o colaborativo, según sea el caso.