Esta presa actúa como un cañón de agua. ¡Hagamos algo de física!

Cuando la gente construye Se supone que las presas, paredes gigantes que bloquean lagos y ríos enteros, crean un camino de desbordamiento llamado aliviadero, que es una presa contra inundaciones.

Una ruta de fuga puede ser tan simple como una ruta de flujo de agua sobre una presa o tan compleja como una acera. A veces, hay un gran agujero en el fondo de la presa (en el lado seco) para que el agua pueda escapar como un gran cañón de agua. Así es como funciona Central hidroeléctrica Funil en Brasil. Hay uno Video fantástico Muestra agua saliendo, básicamente parece un río en el aire. Hay Un río en el aire.

Pero la física más interesante de este aliviadero es que la velocidad del agua que sale del agujero depende en gran medida de la profundidad del agua detrás de la presa. Una vez que el agua sale del tubo, actúa como una pelota lanzada a la misma velocidad. Sí, sabes lo que voy a hacer: voy a usar el camino del agua que sale del aliviadero para estimar la profundidad del agua en el depósito.

La relación entre el flujo de agua y la profundidad en realidad tiene un nombre: se llama Ley de Torricelli. Imagina que tienes un balde lleno de agua. Podemos usar la física para encontrar la velocidad del agua cuando sale.

Puede comenzar considerando el cambio en el nivel del agua durante un período de tiempo muy corto cuando el agua se filtra. Aquí hay un mapa:

Mirando la parte superior del cubo, el nivel del agua desciende, aunque levemente. Realmente no importa cuánto baje el nivel del agua; Lo que nos interesa es la masa de esta agua, que etiqueto como destoy. En física, usamos la «d» para indicar una cantidad diferente, por lo que puede ser una cantidad menor de agua. Esta disminución del nivel del agua en la superficie significa que el agua tiene que moverse En algún lugar. En este caso, sale por el agujero. La masa del agua saliente también debe ser dEstoy. (Tienes que controlar toda el agua).

Ahora pensemos en esto desde una perspectiva energética. El agua es un sistema cerrado, por lo que la energía total debe ser constante. Hay dos tipos de energía para pensar en este tema. Primero, la fuerza de la gravedad es (NOSOTROS._gramo = mgy). Es la energía asociada con la altura de un objeto sobre la superficie de la tierra, y depende de su altura, masa y atracción gravitacional (gramo = 9,8 N / kg). El segundo tipo de energía es la energía cinética (Q = (1/2) MV.²). Es una energía que depende de la masa y la velocidad (v) De un objeto.