jueves, 8 de diciembre de 2011

SUBMARINO

                                                     El submarino

Para entender mejor este tema traje unas cosas para que puedan entender el método de los submarinos,  aparte de eso también hice un experimento para mi profesor de física, el cual trata de como un submarino se sumerge en el agua.



¿COMO Y PORQUE?
SE SUMERGEN LOS SUBMARINOS



PRINCIPIOS DE FLOTABILIDAD



 EL HECHO DE QUE UN SUBMARINO PUEDA FLOTAR , TANTO EN SUPERFICIE, COMO EN INMERSION, SE DEBE A LA EXISTENCIA DE DOS FENOMENOS FISICOS, QUE SE ENUNCIAN BAJO LOS NOMBRES DE "PRINCIPIO DE PASCAL" Y "PRINCIPIO DE ARQUIMEDES".

PRINCIPIO DE PASCAL APLICADO A UN SUBMARINO

     SOBRE CADA PUNTO DEL CASCO DE UN SUBMARINO SUMERGIDO, EJERCE EL AGUA UNA PRESION PERPENDICULAR A LA SUPERFICIE DEL CASCO EN DICHO PUNTO Y CUYO VALOR EXPRESADO EN Kgs./cm2, ES IGUAL A LA DECIMA PARTE DEL QUE EXPRESA EN METROS LA PROFUNDIDAD DEL PUNTO CONSIDERADO, CON RESPECTO A LA SUPERFICIE DE LA MAR.     ASI EN LA FIGURA (1), LAS FLECHAS INDICAN LAS DIRECCIONES Y LOS VALORES DE LA PRESION DEL AGUA (PRESION HIDROSTATICA) EN DISTINTOS PUNTOS DEL CASCO.


FIGURA 1
     ESTOS VALORES SON EN Kgs./cm2, LA DECIMA PARTE DE LOS QUE EXPRESAN, EN METROS LAS PROFUNDIDADES DE LOS PUNTOS CONSIDERADOS. (100psi=7 Kgs./cm2). CUANTO MAS PROFUNDO ESTE UN PUNTO DEL CASCO MAYOR SERA EL VALOR DE LA PRESION HIDROSTATICA EN EL.
     SI SE SUMAN VECTORIALMENTE LAS PRESIONES HIDROSTATICAS EN TODAS Y CADA UNO DE LOS PUNTOS DE LA SUPERFICIE DEL CASCO, SE OBTENDRA UNA RESULTANTE, A LA QUE LLAMAREMOS "F", APLICADA EN UN PUNTO INTERIOR DEL SUBMARINO LLAMADO "CENTRO DE CARENA" (C) , DIRIGIDA HACIA LA SUPERFICIE DEL MAR Y PERPENDICULAR A EL. (VER FIGURA, 2).


FIGURA 2
     ESTO INDICA QUE EN VIRTUD DEL PRINCIPIO DE PASCAL,
     EL SUBMARINO TIENDE A SUBIR HACIA LA SUPERFICIE Y EN DIRECCION PERPENDICULAR A ELLA.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES APLICADO A UN SUBMARINO

     EL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES ES REALMENTE UNA CONSECUENCIA DEL DE PASCAL; CUANDO SE APLICA A UN SUBMARINO, PUEDE ENUNCIARSE DICIENDO:     TODO SUBMARINO A FLOTE EXPERIMENTA UN EMPUJE HACIA ARRIBA, CUYO VALOR EXPRESADO EN TONELADAS, ES IGUAL AL PESO (EXPRESADO TAMBIEN EN TONELADAS) DEL VOLUMEN DE AGUA DESALOJADO POR EL SUBMARINO.
     EL MENCIONADO EMPUJE, NO ES SINO LA FUERZA "F" CUYA EXISTENCIA SE DEDUCE MEDIANTE EL PRINCIPIO DE PASCAL.
     EL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES NOS PERMITE CALCULAR EL VALOR DE ESTA FUERZA (EMPUJE), PESANDO EL VOLUMEN DE AGUA DESALOJADO POR EL SUBMARINO.
     EN LAS FIGURAS 3,4 Y 5 SE MUESTRA GRAFICAMENTE EL CONCEPTO DE "PESO DE VOLUMEN DE AGUA DESALOJADA".


FIGURA 3
SE PESA EL SUBMARINO EN EL AIRE, OBTENIENDOSE UN PESO DE "P" TONS.


FIGURA 4
SE PESA EL SUBMARINO EN EL AGUA, OBTENIENDOSE UN PESO DE "P´" TONS., MENOR QUE EL QUE SE OBTUVO AL PESARLO EN EL AIRE. EL SUBMARINO DESALOJA UNA CIERTA CANTIDAD DE AGUA DEL ESTANQUE MAYOR AL MENOR.


FIGURA 5
SE PESA EL VOLUMEN DE AGUA DESALOJADA, OBTENIENDOSE UN PESO DE "P´´" TONS., ESTE PESO ES PRECISAMENTE EL CORRESPONDIENTE AL EMPUJE DE ARQUIMEDES.

CENTRO DE GRAVEDAD

     EN EL PUNTO ANTERIOR SE HA VISTO QUE SI SE PESA UN SUBMARINO, POR MEDIO DE UN DINAMOMETRO GIGANTE, SE OBTIENE UN PESO "P".     ESTE PESO "P", ES IGUAL A LA SUMA DE LOS PESOS DEL CASCO, EQUIPOS, INSTALACIONES, VIVERES, DOTACION, ETC. Y COMO SUCEDIA CON EL EMPUJE, PUEDE SUPONERSE TAMBIEN CONCENTRADO EN UN PUNTO INTERIOR DEL BUQUE, QUE EN ESTE CASO SE DENOMINA "CENTRO DE GRAVEDAD (FIGURA 6).

LOS ESTADOS DE EQUILIBRIO Y DESEQUILIBRIO DEL SUBMARINO EN INMERSION

     DE TODO LO EXPUESTO SE DEDUCE, QUE SOBRE UN SUBMARINO EN INMERSION ACTUAN CONSTANTEMENTE DOS FUERZAS:
  • EL PESO "P", APLICADO EN SU CENTRO DE GRAVEDAD QUE TIENDE A LLEVAR AL BUQUE "HACIA EL FONDO".

  • EL EMPUJE "F", APLICADO EN SU CENTRO DE CARENA, QUE TIENDE A LLEVAR AL BUQUE "HACIA LA SUPERFICIE".     CUANDO:

  • EL PESO SEA IGUAL AL EMPUJE, EL SUBMAINO SE MANTENDRA INMOVIL ENTRE DOS AGUAS. (BUQUE TRIMADO).

  • EL PESO SEA MAYOR QUE EL EMPUJE, TENDERA A DESCENDER HACIA EL FONDO.(BUQUE PESADO).


  • EL EMPUJE SEA MAYOR QUE EL PESO, TENDERA A ASCENDER HACIA LA SUPERFICIE. (BUQUE LIGERO).







  •                               MATERIALES QUE SE NECESITAN PARA ESTE EXPERIMENTO  



  • Un recipiente

  • Un tarro de agua, plastico

  • un pitillo

  • tuercas

  • 2,1/2 de agua

  • una cinta adhesiva



  • BUENO LO QUE HACEMOS ES PEGAR LAS TUERCAS AL TARRO POR LA PARTE LATERAL COMO PARA QUE PAREZCAN A LAS RUEDAS, HAGO UN HUECO EN MEDIO DE LA PARTE LATERAL DEL TARRO, Y EL RECIPIENTE LO LLENO CERCA DE DOS LITROS Y MEDIO DE AGUA, LO SIGUIENTE QUE HAREMOS SERA SOPLAR POR EL PITILLO PARA QUE LOGRE SUMERGIR EL SUBMARINO.

  • ¿Cómo puede un submarino sumergirse y flotar? 
    EXPERIMENTO
    Primero vamos a fabricar un submarino. Para ello tomamos una botella de plástico y le hacemos unos agujeros en un solo lateral. En el mismo lado se pegan unos tornillos (con cinta adhesiva), para que mantengan los agujeros hacia abajo al poner la botella en el agua.
    En el tapón de la botella hacemos un orificio por el que pasamos un tubo de plástico flexible, que quede bien ajustado.
    Llenamos un recipiente de agua y colocamos el submarino. Como los agujeros   quedan abajo, por ellos empezará a entrar agua. A medida que entra el agua en la botella, ésta se sumerge hasta llegar al fondo.
    Ahora soplamos por el tubo con fuerza. El aire llena la botella expulsando el agua a través de los agujeros. La botella comienza a subir hasta quedar flotando en la superficie.

    EXPLICACIÓN
    El submarino se sumerge porque tiene unos depósitos como la botella del experimento, es decir, se llenan de agua aumentando así la densidad del submarino y por lo tanto tiende a sumergirse. Cuando estos depósitos se llenan de aire (como cuando soplamos a través del tubo) disminuye la densidad del submarino y éste tiende a flotar.
    También se puede explicar por la misma razón por qué los peces flotan:
    Estos animales tienen en su interior unos “depósitos” llamados vejigas natatorias, que están llenos de gases. Por esa razón, su densidad es menor que la del agua y pueden flotar, al igual que el submarino y nuestra botella. Mediante un complejo sistema, el pez puede comprimir o expandir los gases de sus vejigas natatorias, variando de esa manera su densidad y conseguir así subir o bajar dentro del agua.   

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