PROYECTO FINAL DE FISICA.docx

7/25/2019 PROYECTO FINAL DE FISICA.docx

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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE FSICA GENERAL I

Comportamiento de ungenerador idr!u"i#o

Integrantes:

A$i"a A"$arado Leid%&a'aira (uaro# Intriago)

Stepanie A"me%da De" Va""e)

*a++ie" Vera Rui,) Renato -a"a.ar#a A+en#io)

Gian

FISICA

GENERAL

I


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C/LCULOIIINGENIERIA INDUSTRIALIntegrante+0 Campomane+ -uendia) 1e+u+ E+"i Fe.re+) Giane""a2 *ata""ana Romero) 1u"i++a Ve"a+3ue, Segi") Guiane""a2 4arate Sur#o) 5aterine2

C"a+e0 6789: Ci#"o0 III;6:70:: % 1ue$e+

DEDICATORIA

E" pre+ente tra.a'o e+t! dedi#ado #on mu#o #ari?o anue+tro+ padre+ % a todo+ a 3uiene+ aportaronpo+iti$amente a "o "argo de nue+tra @orma#ina#adBmi#a d!ndono+ apo%o e in#enti$a#in 3uene#e+itamo+ para tra.a'ar da a da %a 3ue +on "o+

te+tigo+ de" tra.a'o per+e$erante para "ograr unnue$o Bito en nue+tra+ $ida+ pro@e+iona"e+2

Por e+ta+ % otra+ ra,one+) "e+ dedi#amo+ e+te pro#e+ode @orma#in #on+tituir! e" #imiento @undamenta" ennue+tra $ida pro@e+iona" % a tra$B+ de" #ua" @or'amo+un nue$o pre+ente en "a+ "a.ore+ 3ue no+de+empe?amo+ todo+ "o+ da+2


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RESMEN

Este presente trabajo est orientado a la fabricacin de un modelo de molino de agua

que genere electricidad a travs de un sistema hidrulico para aprovechar la cada del

agua desde una cierta altura el cual generara otra energa para que pueda servir como

fuente de iluminacin. Es decir, un sistema generador de electricidad a partir del

movimiento del agua que pasa, bien por un solo canal o bien a travs de la orilla con el

uso de un canal al efecto, con un sistema de compuertas que ampliara el caudal y por

lo tanto la fuerza del agua que pasa a travs del molino del sistema generador

hidrulico.

ABSTRACT



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I. INTRODUCCIN

os !otores y generadores elctricos, son un grupo de aparatos que se utilizan para

convertir la energa mecnica en elctrica, o a la inversa, con medios

electromagnticos. " una mquina que convierte la energa mecnica en elctrica se le

denomina generador, alternador o dnamo, y a una mquina que convierte la energa

elctrica en mecnica se le denomina motor. #enerador hidrulico, del tipo de los

destinados a implantarse en una va de agua y aprovechar la energa cintica de la

misma para su transformacin en energa elctrica, caracterizado por estar constituido a

partir de un bastidor en el que se establecen una pluralidad de ejes transversales sobre

los que estn montadas ruedas de paletas capacitadas para girar libremente por efecto

del empuje del agua, estando "sociada a cada rueda paletas una polea o un pi$n y de

manera que dichas poleas o pi$ones forman alineaciones longitudinales en el seno del

bastidor, y se relacionan mediante una correa o cadena que transmite el movimiento a

un eje de salida que, con acceso al menos a una de las riberas de la corriente de agua,

transmite el movimiento a un generador elctrico.

ABSTRACT



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II. FORMULACIN DEL PROBLEMA.

Se desea conocer:

Cul es la energa cintica de rotacin que genera el rototio del generador

!idrulico"

III. OBJETIVOS

4.1. OBJETIVOS GENERALES

%emostrar cual es la energa cintica de rotacin

4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

%eterminar la velocidad angular de un prototipo de generador hidrulico.

%eterminar los momentos de inercia generados por el prototipo.

%emostrar e&perimentalmente los beneficios de un generador hidrulico.

IV. JUSTIFICACIN

El tra#a$o de in%estigacin es i&ortante' (a que er&itir conocer di%ersos te&as que

!arn que entenda&os &e$or c&o )unciona la energa ara oder roducir otra que sir%a

co&o )uente de ilu&inacin*

V. MARCO TERICO

'uestro proyecto tiene relacin con una parte de la fsica. (anto con la energa y la

fuerza, como en el movimiento circular.

El trmino energa tiene diversas definiciones que se relacionan con la idea de una

capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. En fsica energa se definecomo la capacidad para realizar un trabajo.

5.1. ANTECEDENTES

a energa del agua es un aprovechamiento indirecto de la energa )olar, ya que tiene

su origen en el )ol. El calor del )ol hace mover el *motor+ del ciclo del agua o ciclo

hidrolgico

- a energa solar evapora el agua de los mares para formar nubes que sern

transportadas por el viento hasta los continentes y all se transformarn enprecipitaciones de agua lquida lluvia/ y de nieve.



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- El agua que llega de esta forma a la superficie terrestre aprovecha el desnivel

e&istente hasta el mar y vuelve a ste formando corrientes superficiales ros/ o

subterrneas.

os egipcios, 0111 a$os a.c. fueron los primeros en aprovechar la energa del agua.

)eg2n 3erdoto historiador griego ). 4 a.5./ escribi *Egipto es un regalo del 'ilo+.

os romanos usaban una rueda hidrulica denominada !olino

En la Edad media se perfeccion su funcionamiento y permiti el desarrollo de la

industria te&til y metal2rgica.

6 En el siglo 787 se inventaron las turbinas *rueda dentada acoplada a una ca$era+.

"dems de descubrimientos en electricidad y electromagnetismo. )e comenz a utilizar

la energa hidrulica como fuente de energa elctrica.

5.2.BASES TEORICAS

1. Energa Potencial:Es la energa que mide la capacidad que tiene dichosistema para realizar un trabajoen funcin e&clusivamente de su posicin

o configuracin. 9uede pensarse como la energa almacenada en el

sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.

)uele abreviarse con la letra o .

:.:. Energa Potencial gravitatoria Es la energa asociada con la

fuerza gravitatoria. Esta depender de la altura relativa de un objeto a

alg2n punto de referencia, la masa, y la fuerza de la gravedad.

Epg = g!

2. Energa Cin"tica la energa cintica de un cuerpo es

aquella energaque posee debido a su movimiento. )e define como

el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinadadesde el reposo hasta la velocidad indicada. ;na vez conseguida esta

energa durante la aceleracin, el cuerpo mantiene su energa cintica

salvo que cambie su velocidad. 9ara que el cuerpo regrese a su estado

de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su

energa cintica. )uele abreviarse con letra E6oE


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Ec >1

2mr

2

#. Energa $e rotaci%n&a energa rotacional es la energa cinticade uncuerpo

rgido, que gira en torno a un eje fijo. Esta energa depende del momento deinercia y de la velocidad angular del cuerpo. !ientras ms alejada est la masa

del cuerpo respecto al eje de rotacin, se necesitar ms energa para que el

cuerpo adquiera una velocidad angular.

Ec=1

2. I . w

'ni$a$e( $e )*er+a

En el )istema 8nternacional de ;nidades)8/ y en el 5egesimal5#)/, el hecho de

definir la fuerza a partir de la masa y la aceleracin magnitud en la que intervienen

longitud y tiempo/, conlleva a que la fuerza sea una magnitud derivada. 9or en contrario,

en el )istema (cnico la fuerza es una ;nidad ?undamental y a partir de ella se define

la unidad de masa en este sistema, la unidad tcnica de masa, abreviada u.t.m. no

tiene smbolo/. Este hecho atiende a las evidencias que posee la fsica actual,

e&presado en el concepto de fuerzas fundamentales,y se ve reflejado en el )istema

8nternacional de ;nidades.

)istema 8nternacional de ;nidades)8/

'e@ton'/

)istema (cnico de ;nidades

=ilogramo6fuerzaAgf/ o Ailopondio Ap/

)istema 5egesimal de ;nidades

%inadyn/

)istema anglosajn de unidades

9oundal

ibra fuerzalbf/

=89 > :111 lbf/

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_r%C3%ADgidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_r%C3%ADgidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_r%C3%ADgidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Cegesimal_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_t%C3%A9cnica_de_masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Interacciones_fundamentaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Interacciones_fundamentaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_T%C3%A9cnico_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilopondiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Cegesimal_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Dina_(unidad_de_medida)http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_anglosaj%C3%B3n_de_unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Libra_(unidad_de_fuerza)https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_r%C3%ADgidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_r%C3%ADgidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Cegesimal_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_t%C3%A9cnica_de_masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Interacciones_fundamentaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_T%C3%A9cnico_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilopondiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Cegesimal_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Dina_(unidad_de_medida)http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_anglosaj%C3%B3n_de_unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Libra_(unidad_de_fuerza)


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E,*ivalencia(

: ne@ton > :11 111 dinas

: Ailogramo6fuerza > B,C1D D 'e@ton

: libra fuerza F G,GGC HHH 'e@ton

-. oviiento circ*lar& En cinemtica, el movimiento circular tambin

llamado movimiento circunferencial/ es el que se basa en un eje de giro y radio

constante, por lo cual la trayectoriaes una circunferencia. )i adems, la

velocidad de giro es constante giro ondulatorio/, se produce el movimiento

circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio y

centro fijos y velocidad angular constante.

En el movimiento circular hay que tener en cuenta algunos conceptos que seran

bsicos para la descripcin cinemtica y dinmica del mismo

E/e $e giro&es la lnea recta alrededor de la cual se realiza la rotacin, este eje

puede permanecer fijo o variar con el tiempo pero para cada instante concreto es el

eje de la rotacin considerando en este caso una variacin infinitesimal o

diferencial de tiempo/. El eje de giro define un punto llamado centro de girode la

trayectoria descrita O/.

Arco&partiendo de un centro fijo o eje de giro fijo, es el espacio recorrido en la

trayectoria circular o arco de radio unitario con el que se mide el desplazamiento

angular. )u unidad es el radinespacio recorrido dividido entre el radio de la

trayectoria seguida, divisin de longitud entre longitud, adimensional por tanto/.

http://es.wikipedia.org/wiki/Cinem%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Circunferenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_de_rotaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arco_(geometr%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Radi%C3%A1nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cinem%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Circunferenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_de_rotaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arco_(geometr%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Radi%C3%A1n


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0eloci$a$ ang*lar& e( la variacin del desplazamiento angular por unidad de

tiempo omega min2scula, * +/.

w=2

t

Endinmicade los movimientos curvilneos, circulares yIo giratorios se tienen en cuenta

adems las siguientes magnitudes

oento $e inerciaI&es una cualidad de los cuerpos que depende de su

forma y de la distribucin de su masa y que resulta de multiplicar una porcin

concreta de la masa por la distancia que la separa al eje de giro.

5. ateriale( 3 "to$o(

5ucharas de plstico

"gua

"lambre

%ispensador de agua

!adera

5able de cobre

)ostenedor en forma circular

%iodos led

5ds

(apas de botellas

4. Toa $e $ato(

Parte eperientar&

a velocidad angular de giro del sostenedor en forma de disco en conjunto con

las cucharas, seg2n el voltaje del motor que es de :H voltios.

a velocidad ser constante, ya que el generador tendr giro en su mismo eje y

no ocurre un desplazamiento o movimiento de este, por lo cual no e&iste una

aceleracin tangencial.

El radio del generador

3allar el peso

:. El peso del sostenedor

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica_del_punto_materialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica_del_punto_materialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica_del_punto_materialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inercia


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H. El peso de cada cuchara multiplicado por el n2mero de estas.

3allar la dinmica de un cuerpo rgido, es decir el momento de inercia.

3allar la energia cinetica de rotacin

Dato(&

El resultado de la velocidad angular J/, el cual ha sido tomada marcando una

cuchara para darnos cuenta de su inicio y final. %ando como resultado los

siguientes respuestas.

C1 revoluciones por minuto.

W=112rev

min

2

1 rev

1min

60 seg=11.73 segundos

)e halla el radio de todos cuerpos para poder sacar su inercia.

El radio del palto es de :1 cm

o 5onvirtiendo de centmetros cm/ a metros m/

metros=centrmetros

100

radiom=10cm

100

radiom=0.1m

El radio de la tapa.


metros=centrmetros

100

radiom=1,5cm

100

radiom=0.015m

El radio del disco.




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metros=centrmetros

100

radiom=6 cm

100

radiom=0.06m

El radio de la cuchara que lo tomaremos como disco.


metros=centrmetros

100

radiom=3 cm

100

radiom=0.03m

)e halla el peso

:. El peso de la pala

%ebemos saber

9eso de cada 5d15gr

Entonces para dos 5%K) > 01 gr

9eso de cada cuchara3gr

5omo son :D cucharas316=48 gr

9eso de cada tapa0.7 gr

Entonces por dos tapas > 1.:G

Entonces se sumas los valores que son parte del generador

30gr+48gr+0.14gr=78.14 gr

5onvirtiendo los gr a =g



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78.14 gr 1Kg

1000 gr=0.078Kg

)e halla el momento inercia total

I=Ivarilla+Idisco mayor+Idisco menor

I=(1

3M L

2)+(1

2M R

2+M d2)+(1

2M R

2)

8nercia de la varilla

I=1

30.48(0.4)2=0.0256

9or :D varillas

> 0.003416=0.41

8nercia del disco mayor

I=1

20.15(0.06)2+(0.15)(0.1)2=0.0017

8nercia del disco menor

I=

1

2 0.0030.015

2

16=5.4106

3allar la energa cintica de rotacin.

)abiendo que

a suma de momentos de inercia > 1.10 ya velocidad angular J/ > ::.L0 segundos

Ec=1

2I w

2

Ec=1

2(0.03)11.732

Ec=2.06 Joules



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7. RESULTADOS

El proo!po "#l $#%#r&"or '!"r()l!*o +)%*!o%& $r&*!&, & l& #%#r$-& po#%*!&l

$r&!&or!& /)# ,# r&%,+or0& & )%& #%#r$-& *!%!*& "# ro&*!%3 p&r& #llo ,#

*o0pro l& #lo*!"&" &%$)l&r. L)#$o3 *o% l&, 0&,&, 5 0#"!"&, o0&"&, "# *&"&

*o0po%#%# ,# "##r0!%&ro% l&, !%#r*!&, "# *&"& )%&3 p&r& +!%&l0#%# '&ll&r l&

#%#r$-& *!%!*&.



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Co%*l),!o%#,

Se llega a concluir que gracias a los te&as de )sica estudiados se uede !allar cada

%aria#le*

Ade&s de a)ir&ar que la inercia deende del radio' (a que si el radio es &a(or la inercia

tain lo ser' or lo tanto la energa cintica tain au&entara*



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BIBLIOGRAFIA

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Estructura electrnica de los slidos. Leoaldo /*

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ANE6OS



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