Efecto Venturi: acelerar, disminuir la presión
1 · Predecir
El agua fluye a través de una tubería que se estrecha hasta la mitad, como una manguera de jardín con el pulgar sobre el extremo. ¿Qué sucede con la presión del agua en la sección estrecha?
- La presión aumenta en la sección estrecha porque el agua está más comprimida.
- La presión disminuye en la sección estrecha porque el agua se acelera.
- La presión permanece igual en todo momento, solo cambia la velocidad.
2 · Configurar
- Abra el preajuste del venturi de fluido y presione Restablecer. El agua fluye de manera constante a través de una tubería con una sección ancha (A₁) y una garganta estrecha (A₂).
- Habilite las lecturas de velocidad de garganta y caída de presión.
- Establezca el área de sección ancha, el área de la garganta y la velocidad de entrada para cada prueba, y registre las lecturas de velocidad de la garganta y caída de presión.
3 · Recopilar Datos
| Área de sección ancha A₁ (m²) | Área de la garganta A₂ (m²) | Velocidad de entrada v₁ (m/s) | Velocidad de garganta v₂ (m/s) | Cambio de presión ΔP = P₂ − P₁ (kPa) |
|---|---|---|---|---|
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 2.00 | ||
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 3.00 | ||
| 4.00e-4 | 2.00e-4 | 4.00 |
Grafique el cambio de presión ΔP (eje y) frente a la velocidad de garganta v₂ (eje x) para sus tres pruebas.
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule v₂ = A₁v₁/A₂ a partir de la continuidad, luego ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) a partir de la ecuación de Bernoulli. Compare ambos con las lecturas — ΔP resulta negativo, que es como se ve «la presión cayó en la garganta» expresado como un número con signo.
- Explique, en términos de conservación de energía, por qué la presión de un fluido debe disminuir cuando su velocidad aumenta en una tubería horizontal.
5 · Ampliar
- Los carburadores y los atomizadores de perfume utilizan el efecto Venturi para aspirar un segundo líquido por la garganta estrecha. Usando sus datos de cambio de presión, explique por qué una región de baja presión puede empujar líquido hacia arriba a través de un tubo lateral.
- El experimento del ala fluida utiliza este mismo modelo de continuidad + Bernoulli con aire en lugar de agua. ¿Esperaría que la diferencia de presión fuera mayor o menor para las mismas velocidades y áreas? ¿Por qué?
La física detrás de este experimento
Ecuación de continuidad
Para un fluido incompresible en una tubería, el caudal (área × velocidad) debe ser el mismo en todas partes a lo largo de la tubería: A₁v₁ = A₂v₂. El estrechamiento de la tubería obliga al fluido a acelerar.
Ecuación de Bernoulli
A lo largo de una línea de corriente horizontal, la presión de un fluido más su energía cinética por volumen se mantienen constantes: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Cuando la velocidad aumenta, la presión debe disminuir para compensar.