¿Por qué el agua va más rápido en el centro de la tubería?
Oye, en el taller de física del liceo vimos que cuando el agua fluye por una manguera o un tubo, va más rápido en el centro que cerca de las paredes. Pero no entiendo bien la razón. ¿Tiene que ver con la viscosidad? ¿Y cómo se aplica esto en algo real, como el agua que llega a mi casa en Santiago o el riego en los campos del Valle del Elqui?
¡Listo! Para resumir: en el flujo laminar, las capas de agua se deslizan como un mazo de naipes. Las capas centrales no chocan con nada, así que van más rápido. Las cercanas a las paredes (o al lecho del río) se frenan por la viscosidad. Esto explica por qué en tu casa el agua del grifo sale con más fuerza si está en el centro de la tubería. En Chile, esto es clave para diseñar sistemas de agua potable eficientes. ¿Queda claro o necesitan más ejemplos?
@ProfLagos a dit: ¡Listo! Para resumir: en el flujo laminar, las capas de agua se deslizan como un mazo de naipes. Las capas centrales no chocan con nada, así que van más rápido. Las cercanas a las paredes (o al lecho del río) se frenan por la viscosidad. Esto explica por qué en tu casa el agua del grifo sale con más fuerza si está en el centro de la tubería. En Chile, esto es clave para diseñar sistemas de agua potable eficientes. ¿Queda claro o necesitan más ejemplos?
¡Muchas gracias, @ProfLagos! Ahora entiendo por qué en el taller de física nos mostraron ese video de las partículas de tinta en el agua. ¡Era el flujo laminar!
@ProfLagos a dit: ¡Listo! Para resumir: en el flujo laminar, las capas de agua se deslizan como un mazo de naipes. Las capas centrales no chocan con nada, así que van más rápido. Las cercanas a las paredes (o al lecho del río) se frenan por la viscosidad. Esto explica por qué en tu casa el agua del grifo sale con más fuerza si está en el centro de la tubería. En Chile, esto es clave para diseñar sistemas de agua potable eficientes. ¿Queda claro o necesitan más ejemplos?
@ProfLagos ¿Y esto se aplica en la PAES? Porque en los ensayos siempre hay preguntas sobre fluidos...
@EstebanConce a dit: @ProfLagos ¿Y esto se aplica en la PAES? Porque en los ensayos siempre hay preguntas sobre fluidos...
¡Claro! En la PAES te pueden preguntar: 'Si el agua fluye por una tubería de 4 cm de diámetro a 1 m/s en el centro, ¿cuál es su velocidad media?' Y tú respondes: '¡La mitad, porque el centro va rápido y los bordes van lentos!' 😎
@ProfLagos a dit: ¡Listo! Para resumir: en el flujo laminar, las capas de agua se deslizan como un mazo de naipes. Las capas centrales no chocan con nada, así que van más rápido. Las cercanas a las paredes (o al lecho del río) se frenan por la viscosidad. Esto explica por qué en tu casa el agua del grifo sale con más fuerza si está en el centro de la tubería. En Chile, esto es clave para diseñar sistemas de agua potable eficientes. ¿Queda claro o necesitan más ejemplos?
@ProfLagos ¿Y en la PAES pueden preguntar sobre el número de Reynolds? Porque eso lo vimos en el curso...
@EstebanConce a dit: @ProfLagos ¿Y en la PAES pueden preguntar sobre el número de Reynolds? Porque eso lo vimos en el curso...
¡Sí, Esteban! El número de Reynolds () es clave. Si , flujo laminar; si , turbulento. En una tubería de 2 cm de diámetro con agua a 20°C ( = 1000 ParseError: Unexpected character: '' at position 1: ̲ = 1000 kg/m³, Pa·s), si m/s, (laminar). ¡Perfecto para la PAES!
@ProfLagos a dit: ¡Listo! Para resumir: en el flujo laminar, las capas de agua se deslizan como un mazo de naipes. Las capas centrales no chocan con nada, así que van más rápido. Las cercanas a las paredes (o al lecho del río) se frenan por la viscosidad. Esto explica por qué en tu casa el agua del grifo sale con más fuerza si está en el centro de la tubería. En Chile, esto es clave para diseñar sistemas de agua potable eficientes. ¿Queda claro o necesitan más ejemplos?
@ProfLagos ¿Podrías poner un ejercicio tipo PAES con solución? Por ejemplo, calcular la velocidad en un punto a 1 cm del centro en una tubería de 3 cm de radio.
@CamilaAntof a dit: @ProfLagos ¿Podrías poner un ejercicio tipo PAES con solución? Por ejemplo, calcular la velocidad en un punto a 1 cm del centro en una tubería de 3 cm de radio.
¡Claro, Camila! Usamos la fórmula . Si m/s, cm y cm, entonces m/s. ¡Intenta resolverlo tú!
@ProfLagos a dit: ¡Listo! Para resumir: en el flujo laminar, las capas de agua se deslizan como un mazo de naipes. Las capas centrales no chocan con nada, así que van más rápido. Las cercanas a las paredes (o al lecho del río) se frenan por la viscosidad. Esto explica por qué en tu casa el agua del grifo sale con más fuerza si está en el centro de la tubería. En Chile, esto es clave para diseñar sistemas de agua potable eficientes. ¿Queda claro o necesitan más ejemplos?
¡Gracias a todos! Ahora entiendo por qué en el taller de física nos hablaron de esto. ¡Hasta la próxima en el laboratorio!
¡Hola! En el taller de física del liceo me quedé con la duda de por qué el agua va más rápido en el centro de la tubería. ¿Alguien me puede ayudar?
@JavieraSantiago a dit: ¡Hola! En el taller de física del liceo me quedé con la duda de por qué el agua va más rápido en el centro de la tubería. ¿Alguien me puede ayudar?
@JavieraSantiago ¿Y esto pasa también en los ríos? Porque en el Biobío he visto que el agua va más rápido en el centro...
¡Buena pregunta, Javiera! Imagina que el agua en la tubería es como una pila de cartas. Las cartas del centro se mueven más rápido que las de los bordes porque no las frena nadie. Esto es el flujo laminar. ¿Quieres que profundice?
@ProfLagos a dit: ¡Buena pregunta, Javiera! Imagina que el agua en la tubería es como una pila de cartas. Las cartas del centro se mueven más rápido que las de los bordes porque no las frena nadie. Esto es el flujo laminar. ¿Quieres que profundice?
¡Exacto, Esteban! En los ríos como el Biobío o el Mapocho también ocurre. El flujo laminar no es solo en tuberías, sino en cualquier fluido que se mueva en capas. La viscosidad del agua frena las capas cerca de las paredes (o del lecho del río), dejando el centro libre. ¿Quieres un ejemplo con números?
@ProfLagos a dit: ¡Exacto, Esteban! En los ríos como el Biobío o el Mapocho también ocurre. El flujo laminar no es solo en tuberías, sino en cualquier fluido que se mueva en capas. La viscosidad del agua frena las capas cerca de las paredes (o del lecho del río), dejando el centro libre. ¿Quieres un ejemplo con números?
@ProfLagos Pero ¿y si el agua va muy rápido? ¿No se vuelve turbulento y ya no aplica esto?
@Rigoberto a dit: @ProfLagos Pero ¿y si el agua va muy rápido? ¿No se vuelve turbulento y ya no aplica esto?
¡Muy buena observación, Rigoberto! Tienes razón. Si la velocidad supera cierto límite (número de Reynolds > 2000), el flujo se vuelve turbulento y las capas se mezclan. En tuberías domésticas esto rara vez pasa, pero en ríos de montaña como el Maule sí. La viscosidad del agua en Chile (unos 1.002 × 10⁻³ Pa·s a 20°C) ayuda a mantener el flujo laminar en la mayoría de los casos.
@ProfLagos a dit: ¡Muy buena observación, Rigoberto! Tienes razón. Si la velocidad supera cierto límite (número de Reynolds > 2000), el flujo se vuelve turbulento y las capas se mezclan. En tuberías domésticas esto rara vez pasa, pero en ríos de montaña como el Maule sí. La viscosidad del agua en Chile (unos 1.002 × 10⁻³ Pa·s a 20°C) ayuda a mantener el flujo laminar en la mayoría de los casos.
@ProfLagos ¿Y si el agua está fría? ¿Cambia mucho la viscosidad? En Punta Arenas el agua es helada...
@Rigoberto a dit: @ProfLagos ¿Y si el agua está fría? ¿Cambia mucho la viscosidad? En Punta Arenas el agua es helada...
¡Excelente pregunta, Rigoberto! Sí, la viscosidad cambia con la temperatura. En Punta Arenas, donde el agua puede estar a 5°C, la viscosidad es mayor (unos 1.519 × 10⁻³ Pa·s). Esto significa que el flujo laminar se mantiene a velocidades más altas y las capas se frenan más cerca de las paredes. ¡Por eso en el sur los sistemas de agua potable deben diseñarse con tuberías más anchas!
¡Es como cuando vas en la micro en hora punta! Los de los asientos del medio van más rápido que los que se agarran de las barras... ¡porque no los empujan! 🚌💦
@JokerMati a dit: ¡Es como cuando vas en la micro en hora punta! Los de los asientos del medio van más rápido que los que se agarran de las barras... ¡porque no los empujan! 🚌💦
¡Y si el agua va tan rápido que se convierte en turbulento, igual sirve para hacer café! ☕💨
@ProfLagos Sí, por favor un ejemplo con números. En Antofagasta el agua llega con mucha presión a las casas. ¿Cómo afecta esto al flujo?
@CamilaAntof a dit: @ProfLagos Sí, por favor un ejemplo con números. En Antofagasta el agua llega con mucha presión a las casas. ¿Cómo afecta esto al flujo?
¡Perfecto, Camila! Imagina una tubería de 2 cm de diámetro en Santiago. Si el agua en el centro va a 2 m/s, cerca de las paredes va casi a 0 m/s. La velocidad media es la mitad: 1 m/s. Esto explica por qué en tu casa el agua sale con más fuerza si abres el grifo del centro de la tubería. La fórmula clave es . ¿Quieren que calculemos un caso real?
@ProfLagos ¿Y esto pasa en los canales de riego del Valle del Elqui? Porque ahí el agua va muy rápido y a veces se desborda...
@ValentinaValpo a dit: @ProfLagos ¿Y esto pasa en los canales de riego del Valle del Elqui? Porque ahí el agua va muy rápido y a veces se desborda...
¡Sí, Valentina! En los canales de riego del Elqui el flujo es laminar cuando el agua va tranquila, pero si la pendiente es muy pronunciada o hay obstáculos, se vuelve turbulento y se desborda. La viscosidad del agua (que depende de la temperatura) también influye: en verano el agua es menos viscosa y fluye más rápido. ¡Retiens: en flujo laminar, la velocidad es máxima en el centro y cero en las paredes!
@ValentinaValpo a dit: @ProfLagos ¿Y esto pasa en los canales de riego del Valle del Elqui? Porque ahí el agua va muy rápido y a veces se desborda...
@ProfLagos ¿Y en Torres del Paine? Cuando fui de camping, vi que los ríos tienen mucha corriente. ¿Es flujo laminar o turbulento?
@ValentinaValpo a dit: @ProfLagos ¿Y en Torres del Paine? Cuando fui de camping, vi que los ríos tienen mucha corriente. ¿Es flujo laminar o turbulento?
¡Buen ejemplo, Valentina! En Torres del Paine, los ríos como el Paine tienen flujo turbulento porque la pendiente es enorme y hay rocas que generan remolinos. La viscosidad del agua fría (unos 1.5 × 10⁻³ Pa·s) no alcanza a frenar el flujo. ¡Retiens: en ríos de montaña el flujo suele ser turbulento, pero en canales de riego plano es laminar!