Divulgación y enseñanza de la ciencia
EL PRINCIPIO DE BERNOULLI
- Categoría: Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)
- Área de participación: Divulgación y enseñanza de la ciencia
- Asesor: Talia Iveet Noguez Lopez
- Equipo [ ]: Giovanna Montero López(2o Capullo) , Valentina Avilés Landeros(2o Capullo) , Luis Arek Jaime Olivares(2o Capullo)
Resumen
Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido
Pregunta de Investigación
¿Qué es el principio de Bernoulli?Planteamiento del Problema
Cuando un avión vuela utiliza de 4 fuerzas. Empuje (lo que hace que avance). Resistencia (es la fuerza que lo mantiene en un lugar) Peso (lo que te trae al suelo). Sustentación (lo que te eleva del suelo). Está última tiene que ver con la forma de las alas pues es los que genera mayor presión en las moléculas de aire y cuando es mayor que el peso hace que se eleve.
Antecedentes
Daniel Bernoulli fue un matemático, estadístico, físico y médico neerlandés–suizo. Destacó no solo en matemática pura, sino también en las llamadas aplicadas, principalmente estadística y probabilidad. Hizo importantes contribuciones en hidrodinámica y elasticidad, descubrió los principios básicos del comportamiento de los fluidos.
Para entender y realizar algunos de los experimentos relacionados con el aire y a la presión atmosférica necesitamos de algunos conceptos científicos básicos. Entre ellos uno importante, el conocido simplemente como el principio de Bernoulli, que según éste, “la presión que un fluido ejerce sobre una superficie será menor cuando el fluido está en movimiento sobre dicha superficie que cuando está detenida”. Además, la reducción de la presión será proporcional a la velocidad del fluido (un líquido o un gas).
El teorema de Bernoulli afirma que la energía de un fluido en cualquier momento, ya sea líquido o gas, consta de tres componentes:
° Cinético: energía debida a la velocidad que tiene el fluido.
° Potencial gravitacional: energía debido a la altura que tenga el fluido.
° Energía de flujo: energía debido a la presión que tiene el fluido.
Este teorema afirma que la energía total de un sistema de fluidos permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo.
A continuación se presentarán relaciones del teorema de Bernoulli con la vida real.
Tubería
La ecuación de Bernoulli también nos dice que si reducimos el área transversal de una tubería para que aumente la velocidad del fluido, se reducirá la presión.
Tubo de Venturi
Estos tubos sirven para medir la diferencia de presión entre el fluido que pasa a baja velocidad por una entrada amplia comparada con el fluido que pasa por un orificio de menor diámetro a alta velocidad.
Carburador de automóvil
En un carburador de automóvil, la presión del aire que pasa a través del cuerpo del carburador, disminuye cuando pasa por un estrangulamiento. Al disminuir la presión, la gasolina fluye, se vaporiza y se mezcla con la corriente de aire.
Flujo de fluido desde un tanque
La tasa de flujo de un orificio en un tanque está dada por la ecuación de Bernoulli, ya que el área del tanque es bastante grande comparada con la del orificio, por lo tanto la velocidad de flujo en es mucho mayor.
Pelota flotante
Una pelota plástica se puede mantener flotando por medio del aire lanzado por una aspiradora.
Un avión se sostiene en el aire
El efecto Bernoulli es también en parte el origen de la sustentación de los aviones; Las alas de los aviones son diseñadas para que haya más flujo de aire por arriba, de este modo la velocidad del aire es mayor y la presión menor arriba del ala; al ser mayor la presión abajo del ala, se genera una fuerza neta hacia arriba llamada sustentación, la cual permite que un avión se mantenga en el aire.
Como nos menciona este último ejemplo las alas del avión influyen en su vuelo
La acción del aire sobre la superficie aerodinámica se manifiesta en fuerzas que se ejercen sobre el avión en vuelo.
El ala proporciona la fuerza sustentadora principal del avión.
Tienen diversas clasificaciones como:
La forma en planta (vista desde arriba)
Posición, sección recta y la forma de unión al fuselaje.
Objetivo
Conocer el principio de Bernoulli y su aplicación en el vuelo de un avión.
Justificación
El principio de Bernoulli tiene muchas aplicaciones en la vida cotidiana, es por eso que nos interesó este tema porque no sabemos como es que vuelan los aviones, por lo tanto, explicaremos la aplicación del principio de Bernoulli en este proceso tan común.
Hipótesis
Si damos a conocer a nuestros compañeros en que consiste el principio de Bernoulli, entonces sabrán como se aplica en el vuelo de un avión
Método (materiales y procedimiento)
El efecto Bernoulli es también en parte el origen de la sustentación de los aviones; las alas de los aviones son diseñadas para que haya más flujo de aire por arriba, de este modo la velocidad del aire es mayor y la presión menor arriba del ala; al ser mayor la presión abajo del ala, se genera una fuerza neta hacia arriba llamada sustentación, la cual permite que un avión se mantenga en el aire.
Material:
* Avión de unicel
* Cartón (para dar forma al ala)
* Hilo (para sostener el ala)
* Ventilador (para generar aire)
Procedimiento
- Tomaremos el cartón y lo uniremos a cada una de las alas del avión realizando la forma aerodinámica que esta suele tener.
- Atravesamos el avión con el hilo para sostenerlo de manera fija
- Utilizaremos el ventilador para generar la corriente de aire
- Dirigiremos el aire del ventilador de frente al avión, así es como observaremos el teorema de Bernoulli
Galería Método
Resultados
Cuando la tracción, la resistencia al aire, la sustentación y el peso están en equilibrio, el avión volará a una velocidad y altura constante.
Galería Resultados
Discusión
Conclusiones
La velocidad con la que pasa el aire por el ala, influye la sustentación. A su vez, para que el avión se eleve, la sustentación deberá de ser mayor que el peso. Ahora se entiende que es importante que el avión sea lo más ligero posible. Así la potencia de tracción podrá ser menor. Por otro lado, cuanto más aerodinámica sea la forma del avión, menos resistencia al aire tendrá y menos potencia se derrochará
Bibliografía
http://www.hangar57.com/teorema_de_bernoulli.html
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli
https://www.canaldeciencias.com
Conocimientos del avión. Oñate, Antonio Esteban. Madrid. Paraninfo, c2011.6ª. Edición
EL PRINCIPIO DE BERNOULLI
Summary
Research Question
Problem approach
Background
Objective
Justification
Hypothesis
Method (materials and procedure)
Method Gallery
Results
Results Gallery
Discussion
Conclusions
Bibliography
