Aprendiendo sobre superficies planas y curvas

Autore:Semillero Modelación STEAM-UD, Joan Sebastian Blanco Rincón

Introducción

Para aprender sobre la fuerza que ejerce un fluido sobre una superficie plana o curva, utilizaremos un applet acompañado de una guía dividida en cuatro partes. El desarrollo de la actividad se realizará en parejas, conforme a la conformación de los equipos de laboratorio. Con los datos medidos en la máquina TQ, se realizará una comparación con el modelo teórico, lo que permitirá desarrollar habilidades de análisis de datos, evaluación de errores y la formulación de conclusiones sobre el comportamiento de las fuerzas resultantes. El Applet presentado en esta actividad fue programado con base en la solución matemática elaborada por la profesora y compartida previamente con ustedes. El tiempo estimado para esta actividad es de 2 horas

Resultado de aprendizaje

Al finalizar la actividad, el estudiante será capaz de analizar, calcular e interpretar las fuerzas hidrostáticas que ejercen los fluidos sobre superficies curvas sumergidas, aplicando principios fundamentales de mecánica de fluidos para determinar la resultante y el centro de presión.

Parte 1. Recordando conceptos

Explique la diferencia entre el centroide del área y el centro de presión

Teniendo en cuenta lo visto en clase y los datos tomados en el laboratorio, plantea una hipótesis sobre la función que describe el comportamiento del centro de presión cuando la profundidad () del fluido varia. ¿A qué tipo de linealización creen que corresponde? ¿ por qué? ¿Varía en el caso uno () y en el caso dos ([math]R_{ext}-R_{int}) o se mantiene el comportamiento? Argumenta tu respuesta

Parte 2. Interactuando con el App Tanque TQ Static Force

a. Interactúen con la app y redacten un párrafo con cohesión con estructura sintáctica y semántica y en el que expliquen qué valores pueden determinarse a través de su uso.

Tanque TQ Static Force

2b. El app simula los resultados del experimento de la máquina TQ, identifique las variables independientes y dependientes involucradas. En ambos casos existe más de una variable involucrada

Parte 3. Relación entre parte teórica-experimental y TIC

a. Con los valores experimentales de las alturas de llenado, determine en el applet la fuerza vertical y la componente Xp del centro de presión. Para ello, registre la recolección de datos en una tabla y adjunte una imagen de la misma.

b. Adicionalmente, transforme los datos de la tabla en dos gráficas: Xp en función de h y Fv en función de h. Finalmente, adjunte las gráficas correspondientes.

c. Compare las gráficas obtenidas a partir de los datos teóricos del applet con los datos experimentales recogidos en el laboratorio sobre el centro de presiones. Con base en estos resultados, realice un análisis del porcentaje de error generado durante la actividad experimental. Finalmente, adjunte las imágenes correspondientes.

d. ¿Es posible realizar un trabajo de linealización utilizando programas conocidos, como Excel, Matlab, entre otros? Argumenten su respuesta.

La interpretación de los datos teóricos y experimentales permite validar o invalidar la hipótesis. Argumenten su respuesta.

Parte 4. Reflexión

¿Cómo tu interacción con el Applet contribuyó con tu aprendizaje de las fuerzas sobre superficies planas y curvas? Expresa tu respuesta a través de un texto, constituido por tres o más párrafos. Recuerda que el texto debe tener coherencia sintáctica y semántica

¿Qué preguntas le surgieron después de haber trabajado la parte teórica, experimental y la simulación sobre el comportamiento de la Maquina TQ Pressure Center?