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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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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE FSICA GENERAL I
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/
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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 $e giro&es la lnea recta alrededor de la cual se realiza la rotacin, este eje
puede permanecer fijo o variar con el tiempo pero para cada instante concreto es el
eje de la rotacin considerando en este caso una variacin infinitesimal o
diferencial de tiempo/. El eje de giro define un punto llamado centro de girode la
trayectoria descrita O/.
Arco&partiendo de un centro fijo o eje de giro fijo, es el espacio recorrido en la
trayectoria circular o arco de radio unitario con el que se mide el desplazamiento
angular. )u unidad es el radinespacio recorrido dividido entre el radio de la
trayectoria seguida, divisin de longitud entre longitud, adimensional por tanto/.
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http://es.wikipedia.org/wiki/Cinem%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Circunferenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_de_rotaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arco_(geometr%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Radi%C3%A1nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cinem%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Circunferenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_de_rotaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arco_(geometr%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Radi%C3%A1n -
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0eloci$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
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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.
o 5onvirtiendo de centmetros cm/ a metros m/
metros=centrmetros
100
radiom=1,5cm
100
radiom=0.015m
El radio del disco.
o 5onvirtiendo de centmetros cm/ a metros m/
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metros=centrmetros
100
radiom=6 cm
100
radiom=0.06m
El radio de la cuchara que lo tomaremos como disco.
o 5onvirtiendo de centmetros cm/ a metros m/
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
!tt:++!(er!(sics*!(,astr*gsu*edu+!#asees+r-e*!t&l
Estructura electrnica de los slidos. Leoaldo /*
/ecnica I. 0er-ele(*
1ierte2to 3Fsica4. /auricio 0autista 0eln*
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE FSICA GENERAL I
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/rke.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/rke.html -
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ANE6OS
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