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Consulta sobre conceptos básicos de vasos comunicantes y sifones

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  • Secundaria Consulta sobre conceptos básicos de vasos comunicantes y sifones

    Hola, quería consultar sobre una idea que tengo. Se muy poco de física (solo tuve 1 año de física en el secundario, y eso fue hace 17 años aproximadamente, así que recuerdo casi nada), por lo que explicaré mi consulta ayudándome con algunas imágenes. La idea tiene que ver con usar la gravedad y el efecto de succión (o vacío) para levantar agua de un recipiente a otro mas alto. He intentado probar esto en mi casa, con los materiales que tenía disponibles (2 baldes, 1 manguera, 1 bidón al que le corté la parte inferior, y algo de cinta aisladora), pero no funcionó como esperaba (no pude sellar la manguera correctamente, y no se formó vacío). También supongo que me estoy equivocando en algún concepto básico de hidrodinámica, ya que de lo contrario esto podría usarse para obtener energía "gratis".

    Paso a detallarles los conceptos que yo entiendo, y por favor, indíquenme en donde me estoy equivocando. En lo posible con explicaciones sencillas y pocas o ninguna formula.

    1) Si en un recipiente con agua (ejemplo: un balde), sumerjo otro recipiente (ejemplo: un bidón cerrado, al cual le corté la parte inferior), y luego lo pongo en posición invertida y lo levanto sin que supere el nivel del agua del recipiente inferior; el recipiente superior mantendrá en agua en su interior por encima del nivel del agua del recipiente inferior (ver imagen).

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ID:	314746
    2) Si en la prueba anterior, al recipiente superior le conectamos una manguera o tubo (ejemplo, le conecto una manguera al bidón sin fondo), y deseo que el agua permanezca por sobre el nivel del recipiente inferior; entonces necesito tapar el extremo del tubo con la mano. Si destapo el tubo, el aire ingresa, se pierde el efecto de vacío o succión, y el agua desciende al recipiente inferior (posiblemente desbordándolo). Ver imagen:
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ID:	314747Haz clic en la imagen para ampliar

Nombre:	Imagen3.jpg
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ID:	314748

    3) Si en la prueba anterior pudiese doblar el tubo o manguera hacia abajo, ¿el efecto de succión haría que toda el agua de dicha manguera termine en el recipiente superior (y luego en el inferior)?.
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Nombre:	Imagen4.jpg
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ID:	314749Haz clic en la imagen para ampliar

Nombre:	Imagen4b.jpg
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    Si vemos la imagen anterior, e imaginamos que la manguera estuviese pinchada en la parte de mas arriba del dibujo, entonces ingresaría aire al circuito, y el agua del "volumen A" (pintado de violeta) descendería hacia el lado de la mano, afuera del recipiente; y el agua del "volumen B" pintado de turquesa descendería hacia el lado de los recipientes. Pero imaginemos que la manguera NO está pinchada, y se mantiene el efecto de succión. Dado que el "volumen B" es mayor al "volumen A", este por gravedad succiona al "volumen A" hacia arriba, y luego hacia el recipiente. Ver imágenes:
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Nombre:	Imagen6.jpg
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    4) Continuando con la idea anterior, si extendemos la manguera o tubo hacia abajo, y la sumergimos en otro recipiente con agua; siempre que el "volumen A" sea menor que el "volumen B" (me refiero a las cantidades de agua de la manguera, y del recipiente superior), entonces sería posible llevar agua del recipiente de abajo al recipiente de arriba, solo usando el efecto de la gravedad sobre el recipiente invertido que se encuentra arriba, y el efecto de succión que este aplica sobre la manguera en el "volumen A" (que siempre debe ser menor que la cantidad de agua del "volumen B"). Ver imagen:
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ID:	314753
    5) He intentado probar esto en mi casa, pero sin los elementos correctos no he podido hacerlo funcionar. Probablemente esté equivocado en algún concepto, ya que si esto funcionase, se podría conectar un generador eléctrico en la parte inferior del circuito de agua, y obtener energía "gratis". Por favor indíquenme dónde me estoy equivocando. Gracias.

  • #2
    Re: Consulta sobre conceptos basicos

    Que el "volumen A" sea mayor o menor que el "volumen B" no tiene ninguna importancia, lo que importan son las diferencias de presiones. En un líquido la presión depende de la altura del líquido, no de su volumen.

    En la situación del último dibujo el flujo de agua será al contrario que el indicado, al menos hasta que el nivel del agua en el recipiente B baje por debajo de la boca del "volumen B".

    Saludos,

    Don't wrestle with a pig in the mud. You'll both get dirty, but the pig will enjoy it. - Parafraseando a George Bernard Shaw

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    • #3
      Re: Consulta sobre conceptos basicos

      Hola Nicolas84, bienvenido a La web de Física, como nuevo miembro por favor lee Consejos para conseguir ayuda de forma efectiva

      Tal como te explica Al2000, en tu última ilustración el agua circulará al revés de como tu la dibujas hasta que se vacíe el recipiente B. Mira aquí que se ve muy claro:



      Saludos.
      "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

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      • #4
        Re: Consulta sobre conceptos basicos

        @Al2000, Alriga: Gracias por sus respuestas. Lamentablemente todavía no me queda claro por qué la succión que genera un volumen de agua mayor ("volumen B") no sería suficiente para levantar el agua del tubo que se conecta con el recipiente inferior ("volumen A"). Puedo entender como funciona el movimiento de los fluidos en el video que me mostraron; ya que el recipiente superior es un recipiente que no está abierto por debajo, y por lo tanto no genera "succión" al tubo que lo conecta con el recipiente en una altura inferior.

        Si me pongo a pensar en las diferencias de presiones (como me sugiere Al2000) aplicado a mi idea, yo supongo que en el tubo que conecta ambos recipientes, el lado del tubo que va hacia el recipiente inferior, al tener menor cantidad de agua genera una succión (o presión hacia abajo) inferior que el lado del tubo que va hacia el recipiente superior (que tiene mucho mas agua, mas peso, y genera mas presión hacia abajo, o succión), por lo cual debería poder levantar el agua del recipiente inferior, ya que sino se formaría un vacío en el tubo. Dicho de otra forma: la presión de agua que hay en el "recipiente A" no cuenta, ya que está en el nivel inferior, y solo sirve para mantener el nivel del agua en dicho recipiente. La presión de agua del "Recipiente B" tampoco cuenta, ya que solo sirve para mantener el nivel de agua en dicho recipiente, sin importar que esté ubicado mas arriba que el "recipiente A". Sin embargo, el recipiente invertido que se encuentra sobre el "Recipiente A", esta completamente lleno de agua que por gravedad debe caer en el "recipiente A"; y todo ese peso debe generar un succión en el tubo mayor que el agua que está en el mismo tubo del lado que se conecta al "recipiente A". En caso de que un recipiente invertido sobre el "recipiente A" no sirva debido a que el agua cerca del tubo sea succionada hacia arriba, y el resto del agua de dicho recipiente "de alguna forma que no comprendo" caiga al "recipiente B"; entonces podría reemplazarse por un tubo en espiral del mismo ancho que el tubo que se usa para conectar al "recipiente A". De esa forma se mantiene un mayor volumen de agua en la parte superior sin que exista una "boquilla" donde la presión del agua que va hacia el "recipiente A" sea mayor a la presión del agua que va hacia el "recipiente B". En cuanto pueda (disponibilidad de elementos de prueba y tiempo) realizaré nuevamente las pruebas en mi casa. Igualmente me interesa saber que piensan. Gracias.

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        • #5
          Re: Consulta sobre conceptos basicos

          A ver, Nicolás, para aclarar conceptos, en tu dibujo ligeramente modificado, ¿en qué dirección se mueve el agua al quitar el dedo?

          Haz clic en la imagen para ampliar

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ID:	303903
          Última edición por Al2000; 08/07/2017, 21:27:01.
          Don't wrestle with a pig in the mud. You'll both get dirty, but the pig will enjoy it. - Parafraseando a George Bernard Shaw

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          • #6
            Re: Consulta sobre conceptos basicos

            @Al2000: Si la cantidad de agua que hay en el "volumen B" es mayor que la que hay en el "volumen A", entonces al quitar el dedo el agua se moverá hacia el recipiente. En el dibujo modificado, sin importar que el tubo llegue mas abajo que el nivel del recipiente, parece que hay mas agua en el "volumen B" por lo tanto toda el agua irá al recipiente (debido a que la fuerza de la succión del "volumen B" es mayor que la fuerza del peso del agua en el "volumen A"; esta será succionada hacia arriba, y luego hacia el recipiente).

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            • #7
              Re: Consulta sobre conceptos basicos

              Escrito por Al2000 Ver mensaje

              [ATTACH=CONFIG]12659[/ATTACH]
              Escrito por Nicolas84 Ver mensaje
              ... Si la cantidad de agua que hay en el "volumen B" es mayor que la que hay en el "volumen A", entonces al quitar el dedo el agua se moverá hacia el recipiente. ...
              ¡NO!

              Por eso te ha puesto Al2000 este dibujo tan ilustrativo. En el dibujo se ve que el volumen B es mayor que el volumen A, sin embargo al quitar el dedo saldrá agua por el orificio del tubo hasta que al ir vaciándose, el nivel del recipiente descienda hasta el nivel del orificio del tubo, momento en el que dejará de salir el agua. Los volúmenes no importan, lo importante son las alturas.

              * Si inicialmente, (como en este dibujo) el dedo tapa el orificio por debajo del nivel del agua del recipiente, saldrá agua hasta que el nivel del recipiente descienda hasta el nivel del orificio del tubo.

              * Si inicialmente, el dedo tapa el orificio situado por encima del nivel del agua saldrá solo un poco de agua por el tubo y el flujo se detendrá rápidamente.

              Mira el vídeo, sale agua hasta que en el 1:42 / 1:48 el orificio de salida se sitúa por encima del nivel del recipiente.



              Saludos.
              Última edición por Alriga; 09/07/2017, 11:23:01.
              "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

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              • #8
                Re: Consulta sobre conceptos basicos

                @Alriga: Te agradezco por la explicación, pero no logro entender por qué los volúmenes o peso del agua no importan. No entiendo por qué el efecto de succión no se toma en cuenta. Seguramente me falten muchos conocimientos de física, y no quiero molestarlos. Intentaré hacer algunos experimentos o pruebas en mi casa. Gracias igualmente.

                Comentario

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