Un depósito de gran superficie se llena de agua hasta una altura de 0,3 m. En el fondo del depósito hay un orificio de 5 cm2 de sección por el que sale el agua con un chorro continuo. A) ¿Qué cantidad de líquido saldrá del depósito expresada en m3/s?

a) El caudal de salida del chorro es .

Explanation:

a) Asúmase que el tanque se encuentra a presión atmósferica y que la sima del tanque tiene una altura de 0 metros. La rapidez de salida del chorro del depósito se determined a partir del Principio de Bernoulli, cuya línea de corriente entre la cima y la sima del tanque queda descrita por la siguiente ecuación:

Donde:

- Diferencia de altura, medida en metros.

- Constante gravitacional, medida en metros por segundo al cuadrado.

- Rapidez de salida del chorro, medida en metros por segundo.

Se despeja la rapidez de salida del chorro:

Si y , entonces la rapidez de salida del chorro es:

Ahora, la cantidad de líquido que sale del depósito por unidad de tiempo se obtiene al multiplicar la rapidez de salida del chorro por el área transversal del orificio. Esto es:

Donde:

- Rapidez de salida del chorro, medida en metros por segundo.

- Área transversal del orificio, medido en metros cuadrados.

- Caudal de salida del chorro, medido en metros cúbicos por segundo.

Dado que y , el caudal de salida del chorro es:

El caudal de salida del chorro es .