Rifle a presión
Planteamiento del
problema:
Este se diseñara con el fin de tener algo con que defenderte
en tu casa ya que hoy en día hay que tener mucho cuidada con la inseguridad
tanto que ni en tu casa puedes estar seguro porque ya le robaron el auto al
vecino o le quitaron la batería a tu carro cosas así por lo cual se tiene que
buscar una opción económica y de gran ayuda para poder evitar este tipo de
cosas.
Para poder resolver este problema se decidió buscar
materiales económicos y se investigo lo siguiente para saber o tener los
principios para poder realizar esta proyecto de una manera eficaz
Investigación
El movimiento de un fluido real es muy complejo.
Para simplificar su descripción consideraremos el comportamiento de un fluido
ideal cuyas características son las siguientes:
1.-Fluido no viscoso. Se desprecia la fricción
interna entre las distintas partes del fluido
2.-Flujo estacionario. La velocidad del fluido en
un punto es constante con el tiempo
3.-Fluido incompresible. La densidad del fluido
permanece constante con el tiempo
4.-Flujo irrotacional. No presenta torbellinos, es
decir, no hay momento angular del fluido respecto de cualquier punto.
Consideremos
una porción de fluido en color amarillo en la figura, el instante inicial t y
en el instante t+Dt.
En un intervalo de tiempo Dt la
sección S1 que limita a la porción
de fluido en la tubería inferior se mueve hacia la derecha Dx1=v1Dt.
La masa de fluido desplazada hacia la derecha es Dm1=r·S1Dx1=rS1v1Dt.
Análogamente, la sección S2 que
limita a la porción de fluido considerada en la tubería superior se mueve hacia
la derecha Dx2=v2Dt. en el
intervalo de tiempo Dt. La masa de fluido desplazada es Dm2=r S2v2 Dt.
Debido a que el flujo es estacionario la masa que atraviesa la sección S1 en
el tiempo Dt, tiene que ser igual a la masa que atraviesa la
sección S2 en el mismo intervalo de tiempo. Luego
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v1S1=v2S2
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Esta relación se denomina ecuación de continuidad.
En la figura, el radio del primer tramo de la
tubería es el doble que la del segundo tramo, luego la velocidad del fluido en
el segundo tramo es cuatro veces mayor que en el primero.
Ejemplo:
Cuando se abre poco a poco un grifo, se forma un
pequeño chorro de agua, un hilo cuyo radio va disminuyendo con la distancia al
grifo y que al final, se rompe formando gotas.
La ecuación de continuidad nos proporciona la forma
de la superficie del chorrito de agua que cae del grifo, tal como apreciamos en
la figura.
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La sección
trasversal del chorro de agua cuando sale del grifo es S0,
y la velocidad del agua es v0. Debido a la acción de
la gravedad la velocidad v del agua se incrementa. A una
distancia h del grifo la velocidad es
Aplicando la ecuación de continuidad
Despejamos el radio r del hilo de agua en función de
la distancia h al grifo.
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Evaluemos los cambios energéticos que ocurren en la
porción de fluido señalada en color amarillo, cuando se desplaza a lo largo de
la tubería. En la figura, se señala la situación inicial y se compara la
situación final después de un tiempo Dt. Durante dicho intervalo de
tiempo, la cara posterior S2 se ha desplazado v2 Dt y
la cara anterior S1del elemento de fluido se ha
desplazado v1Dt hacia la derecha.
El
elemento de masa Dm se puede expresar como Dm=r S2v2Dt=r S1v1Dt= r DV
Comparando la situación inicial en el
instante t y la situación final en el instante t+Dt. Observamos
que el elemento Dm incrementa su altura, desde la altura y1 a
la altura y2
- La variación
de energía potencial es DEp=Dm·gy2-Dm·gy1=r DV·(y2-y1)g
El elemento Dm cambia su velocidad
de v1 a v2,
- La variación
de energía cinética es DEk =
El resto del fluido ejerce fuerzas debidas a la
presión sobre la porción de fluido considerado, sobre su cara anterior y sobre
su cara posterior F1=p1S1 y F2=p2S2.
La fuerza F1 se
desplaza Dx1=v1Dt. La fuerza y el
desplazamiento son del mismo signo
La fuerza F2 se
desplaza Dx2=v2 Dt. La
fuerza y el desplazamiento son de signos contrarios.
- El trabajo
de las fuerzas exteriores es Wext=F1 Dx1-
F2 Dx2=(p1-p2) DV
El teorema del trabajo-energía nos dice que el trabajo de las fuerzas
exteriores que actúan sobre un sistema de partículas modifica la energía del
sistema de partículas, es decir, la suma de las variaciones de la energía
cinética y la energía potencial del sistema de partículas
Wext=Ef-Ei=(Ek+Ep)f-(Ek+Ep)i=DEk+DEp
Simplificando el término DV y
reordenando los términos obtenemos la ecuación de Bernoulli
Cuando
el desnivel es cero, la tubería es horizontal. Tenemos entonces, el denominado
tubo de Venturi, cuya aplicación práctica es la medida de la velocidad del
fluido en una tubería. El manómetro mide la diferencia de presión entre las dos
ramas de la tubería.
La ecuación de continuidad se escribe
v1S1=v2S2
Que nos dice que la velocidad del fluido en el
tramo de la tubería que tiene menor sección es mayor que la velocidad del
fluido en el tramo que tiene mayor sección. SiS1>S2,
se concluye que v1<v2.
La en la ecuación de Bernoulli con y1=y2
Como la velocidad en el tramo de menor sección es
mayor, la presión en dicho tramo es menor.
Si v1<v2 se
concluye que p1>p2 El líquido
manométrico desciende por el lado izquierdo y asciende por el derecho
Podemos obtener las velocidades v1 y v2 en
cada tramo de la tubería a partir de la lectura de la diferencia de
presión p1-p2 en el manómetro.
Fuentes bibliográficas
Propuesta de solución
En base a lo investigado podremos realizar nuestra arma con
el principio de bernoulli haciendo los cálculos pertinentes y utilizando
material reciclado, y en base a estos se
hará el boceto técnico y estudio económico desacuerdo a las dimensiones
Boceto técnico
Estudio económico
Debido a que se ara
con material reciclado la mayor parte solo se requiere comprar algunos
materiales faltantes los cuales son los
siguientes
7 Uniones de pvc
(costo aproximado $2 cada una)
2 tapas de pvc ($3
cada una)
1 lleve de paso
($5)
Material
que se utilizara
2 metros de pvc del
numero 15
1/2 metro de pvc
del numero 19
1/5 metro de pvc
del numero 25
10 uniones de pvc
1 válvula de
aire
1 bomba de aire un
punzón
Pegamento
1Cegueta
1tornillo
Por: Todo el equipo.
