Energía potencial gravitacional y energía cinética

Tengo una duda que me viene dando vueltas desde hace bastante tiempo. La pregunta es de un libro de texto de Bostock y Chandler sobre Mecánica.

Dice:

El agua está siendo levantada por una bomba de un tanque de almacenamiento 4 metro bajo tierra y entregado en 8 metro / s a través de una tubería a nivel del suelo. Si el área de la sección transversal de la tubería es 0.12 metro 2 Encuentre el trabajo realizado por segundo por la bomba (1 metro cúbico de agua tiene una masa de 1000 kg).

La respuesta que obtuvieron fue 68352   j / s . Lo que me molesta es que creo que consideraron el agua que se bombea como un solo cuerpo rígido, ya que al calcular el PE del agua no consideraron la distancia recorrida por cada capa de agua como se calcula desde la perspectiva del cálculo. , y estoy confundido, ya que pensé que los cuerpos no rígidos como el agua solo requieren cálculo para preguntas como estas (¿Cuál es cuál?) Y me pregunto de dónde obtiene el agua la energía para moverse en un camino horizontal. en la tubería a nivel del suelo. Primero pensé que había una fuerza actuando horizontalmente, pero ya no creo que eso sea cierto; ¿O es eso? Lo siento por la información inútil. La ayuda será muy apreciada.

Por favor, escribe bien tu pregunta. Sepárelo en párrafos y use Mathjax (notación laTex) usando símbolos de dólar.

Respuestas (1)

La respuesta corta es que solo necesitas cálculo si quieres saber cómo se mueve el agua.

Sin embargo, si no le importa cómo, solo la tasa de bombeo, entonces un enfoque básico es suficiente.

Es que hay una bomba que eleva "masa" (de agua, pero masa al fin y al cabo) de una posición a otra. La forma en que se mueve la masa no es tan relevante. Sin embargo, necesita algunas suposiciones:

  • El levantamiento debe hacerse de modo que la fricción sea despreciable.
  • Eso incluye la fricción con las paredes y también la fricción dentro del agua.
  • El flujo va hacia arriba de una "manera hermosa", de modo que la energía solo se invierte en acelerar el fluido y combatir la gravedad, pero no se destina energía para formar vórtices o cualquier otro mecanismo de disipación.

Con esas suposiciones, no hay una diferencia real con levantar una masa sólida.

Gracias. ¿Qué pasa con el movimiento horizontal del agua a nivel del suelo? ¿De dónde proviene la energía cinética?
La diferencia de presión absorbe agua en la bomba.
Lo siento, pero estoy teniendo dificultades para tratar de entender su última declaración. ¿Cómo se ve afectada el agua que se mueve a nivel del suelo por la bomba que está en el fondo del tanque?
Ah, se me olvidaba que estaba en la parte de abajo. Si es así, el gradiente de presión se suma a la atracción gravitacional , razón principal por la cual el agua desciende.
Energía potencial gravitacional y energía cinética
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