FÍSICA

The Heron's Fountain

Introducción

En el presente trabajo se habla un prototipo basado en el principio Físico de Bernoulli, Arquímedes y Pascal.

 

    Innovación

La fuente de Herón es un experimento 100% sustentable que ya no requiere de energía y que lleva a cabo el ciclo del agua en contenedores totalmente sellados; puede remplazar a las fuentes normales porque la electricidad no es necesaria en su funcionamiento. El estudio de la presión en un líquido es de suma importancia en física, su empleo se lleva a cabo en situaciones donde lo que se mide es el recorrido o la fuerza que lleva el agua. 

Durante este trabajo también se comentará como este prototipo puede beneficiar a nuestro medio ambiente

Las fuentes son un “lujo" que se tiene en las casas, pero regularmente estas funcionan con energía eléctrica que genera gastos en el medio ambiente por el consumo masivo, bueno pues nosotros buscamos la forma de regular estos procesos que contaminan y encontramos esta solución, así generaríamos un 5% menos de electricidad total usada al mes, el lujo que convertiría en una forma sustentable de ver bonita tu decoración.

El ahorro de energía eléctrica es un elemento fundamental para el aprovechamiento de los recursos energéticos; ahorrar equivale a disminuir el consumo de combustibles en la generación de electricidad evitando también la emisión de gases contaminantes hacia la atmósfera

Ahorrar y usar eficientemente la energía eléctrica, así como cuidar el medio ambiente, no son sinónimo de sacrificar o reducir nuestro nivel de bienestar o el grado de satisfacción de nuestras necesidades cotidianas, por el contrario, un cambio de hábitos y actitudes pueden favorecer una mayor eficiencia en el uso de la electricidad, el empleo racional de los recursos energéticos, la protección de la economía familiar y la preservación de nuestro entorno natural

    ¿Por quién sera utilizado?

El proyecto está destinado para que puedan utilizarlo los alumnos del plantel Dr. Pablo González Casanova para lograr fomentar en ellos el uso de energías limpias y también demostrar lo que se puede lograr con el principio de Bernoulli

Para la aplicación de estas fuentes pueden ser colocadas en forma de decoración pero por la presión del fluido genera energía hidráulica, la cual puede beneficiar a las personas que las implementen en sus casas o en instituciones, ya que reducirían los altos costos de los servicios de electricidad.

Desarrollo

La fuente de Herón es una máquina hidráulica inventada por el físico Herón de Alejandría. Herón de Alejandría fue un ingeniero y matemático helenístico que destacó en Alejandría (en la provincia romana de Egipto); ejerció́ de ingeniero en su ciudad natal, Alejandría. Este griego es considerado uno de los científicos e inventores más grandes de la antigüedad y su trabajo es representativo de la tradición científica helenista.

Su mayor logro fue la invención de la primera máquina de vapor, conocida como eolípila. Describió́, aunque de forma arcaica, la ley de acción y reacción de Isaac Newton,

experimentando con vapor de agua. Generalizó el principio de la palanca de Arquímedes. Además, realizó una descripción detallada del hýdraulis de Ctesibio

Herón estudió la presión del aire y del vapor, definió las bases del primer motor de vapor y construyó artefactos que impulsaban chorros de agua, uno de ellos es la famosa "Fuente de Herón", nosotros la seleccionamos por las demostraciones de principios como la hidráulica y neumática. La fuente de Herón consta de tres vasijas: una superior abierta I, y dos en forma esférica II y III, herméticamente cerradas, de tal modo que no se deje pasar el aire u otros fluidos, las mismas están unidas entre sí por tres tubos dispuestos; cuando en la vasija I hay un poco de agua, la esfera II está llena de líquido y la III de aire, logrando así que la fuente empiece a funcionar; el agua pasa por el tubo de I y III, lo cual hace que el aire pase de esta esfera a la II y el agua de la misma, presionada por el aire que entra, sube por el tubo y forma la fuente sobre la vasija I.

En pocas palabras, la fuente es un sistema hidráulico que por medio de la presión atmosférica y la estanqueidad del sistema produce una salida de agua, inventada por el físico ingeniero Herón de Alejandría. 

El primer principio involucrado es el Principio de Pascal, según el cual, cuando se ejerce una presión sobre un líquido, ésta se transmite por igual en todos los puntos del líquido. 

El segundo principio es la Ecuación fundamental de la estática de fluidos, según la cual la presión ejercida en el interior de un fluido sobre un objeto depende de la altura de la columna de fluido que hay sobre él, de la densidad del fluido y de la intensidad del campo gravitatorio. Este principio explica el funcionamiento del sifón, de los vasos comunicantes, y explica, por tanto, cómo el suministro de agua en nuestras casas se favorece si el depósito del agua está en un lugar elevado, una colina cerca de la ciudad, por ejemplo.

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un flujo laminar moviéndose a lo largo de una corriente de agua. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. 

    Motivo

La fuente de Herón es una máquina hidráulica, como ya antes lo mencionamos no necesita energía eléctrica para que funcione, y de aquí proviene la razón por la que lo elegimos, es una máquina que es amigable con el ambiente, su funcionamiento nos permite entenderen el principio Físico de Bernoulli, Arquímedes y Pascal; experimentar fundamentos de la física y fomenta un espacio armónico, por otro lado fomentaríamos el empleo de energías limpias, sin contaminar el entorno y generando una conciencia ambiental en la comunidad. 

    Prototipo

            Materiales

1. Tres botellas de agua
2. Tubos para unir las botellas.
3. Tubos para introducir dentro de las botellas para que recojan el agua y el aire

    Procedimiento

1. Cortamos la botella de la parte de arriba de la fuente.
2. Cortamos a la medida los tubos y hacemos agujeros a los tapones de las botellas, tendremos que asegurarnos a la hora de hacer el experimento que las botellas queden cerradas herméticamente, para esto utilizaremos plastilina.
3. Montamos todo lo necesario para el experimento.
4. Llenamos de agua la botella que está en la segunda altura, y echamos agua a la parte de arriba de la fuente, entonces, cuando esta agua llegue a la botella de abajo, comenzará el experimento, que no acabará hasta que la botella de la segunda altura se vacié y la botella de la primera altura se llene completamente. Si queremos hacer que siga funcionando la fuente sólo tenemos que intercambiar la botella de la primera altura y la de la segunda

Conclusiones

Hemos probado que gracias a la física y a todos los principios que existen podemos llegar a crear prototipos que nos ayuden a mejorar la calidad de vida y el ambiente que nos rodea, es importante aprender y saber aprovechar los recursos naturales que tenemos pero sin dañarlos ni terminar con ellos, de acuerdo con el proyecto se comprobó que el aire tiene la capacidad de elevar al agua siempre y cuando está se encuentre en un recinto cerrado herméticamente, con esto podemos explicar la presión que se ejerce en un fluido y los dos principios relacionados con la presión, los cuales fueron temas que abordamos en esta materia, además comprendí más lo que es el movimiento del agua en base a conceptos como gravedad, presión y fluidos. (Zaira Ximena Hernández Guadarrama).

En conclusión, no solo nos llevamos conocimientos de obras invitadas por el ingeniero y matemático helenístico Herón de Alejandría, sino que por la indagación en el tema de “la fuente de Herón” ahora podemos llevar a la realidad este prototipo poniendo en práctica los principios vistos en modulo I y II de Física II; como en el trabajo lo mencionamos, nosotros la seleccionamos por las demostraciones de principios como la hidráulica y neumática. Con este proyecto lograremos mostrar de qué manera se puede usar la energía potencial para producir energía utilizando solamente agua, la acción de la gravedad, el efecto del aire y de la compresión; ya que estos elementos mencionados son aspectos fundamentales en la hidráulica y la neumática (Dana Jardón Zermeño).

Concluí que mi prototipo fue basado e inventado por el físico Herón de Alejandría quien estudio la presión del aire y del vapor, además de que definió las bases del primer motor de vapor y construyo artefactos que impulsaban chorros de agua. Hoy en día al indagar acerca de él y sobre sus ideas nos dimos cuenta de que es muy importante el uso de recursos como el agua el aire para la construcción de inventos que en futuro serán de gran ayuda. (Edgar Emiliano Colín Bravo) 

En conclusión, podemos demostrar que con este experimento notamos de manera práctica, el movimiento del agua a base de la presión, gravedad y fluidos que se contenían. Podemos explicar la teoría el principio de Pascal y Arquímedes de una buena manera atractiva y visualmente hablando. Así mismo, pudimos observar que el aire es suficientemente capaz de elevar el agua, cumpliendo el requisito de siempre estar cerrado herméticamente. También podemos llegar a la conclusión de que la presión que realiza un fluido puede ser directamente relacionado con los sitios de la presión. En base a la experiencia que nos deja este proyecto es importante reconocer que podemos obtener una energía que pueda ser 100% amigable con el medio ambiente y que no perjudique al mismo. (Maximiliano Efrén Chávez García)

Considero que la realización de este prototipo me sorprendió mucho ya que no es algo común que se presente, además de que ponemos en práctica los conocimientos vistos en clase; es un experimento que no daña el ambiente, pues para su funcionamiento no se necesita energía y comprendimos que el aire bajo sientas circunstancias u aplicaciones de principios se le puede experimentar distintos fenómenos ocasionando el movimiento de fluidos y así poder observar y comprobar los distintos principios que se cumplen. (Amayrani Geraldine Aguirre Alva).

En conclusión, como se puede demostrar que la única manera de usar aparatos eléctricos no es necesariamente por gastos ambientales, se puede usar la misma energía que la naturaleza nos brinda para poder generar esos lujos que en ocasiones nos damos como en este caso la “fuente de Herón”, creo que debemos pensar más antes de usar energía eléctrica sin pensarlo y debemos disminuir los porcentajes de consumo mensuales o anuales por lo menos hasta la mitad de lo consumido. (Omar Caín Rodríguez Maldonado)

En conclusión, el buscar alternativas que nos ayuden a combatir los daños ambientales en la actualidad es indispensable puesto que tenemos una amplia gama de conocimientos a la disposición, de manera que podemos aprovechar cada uno de los recursos en favor de nuestro sano desarrollo y el de nuestro ambiente. (Marlén Guadalupe Acacio Pedroza)

Referencias

Biografía de Herón de Alejandría. (s. f.). Bibliografías y vidas. Recuperado 17 de octubre de 2020, de: https://www.biografiasyvidas.com/biografia/h/heron.htm

D. (2018, 19 octubre). El principio de Pascal | Tema de examen UNAM. Unitips. https://blog.unitips.mx/el-principio-de-pascal

García, E., Lezama, L. & Rodríguez, D. (2013).Fuente de Herón. Recuperado en: http://www.acmor.org.mx/cuamweb/reportescongreso/2013/secundaria/ciencias/803-fuente-de-heron.pdf

Principio de Arquímedes. (s. f.). ehu. Recuperado 18 de octubre de 2020, de http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm

Palacios, C. (2018, 14 marzo). Fuentes de Herón. Recuperado en: https://www.unav.edu/documents/29007/8773000/f18_fuente_heron.pdf/37ee798f-baf1-48e6-a6a6-d1f1e19b1d7a