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Por: Kelly Franco Gonzalez
Antes de intentar explicar el funcionamiento del frasco de Mariotte, es necesario decir en que consiste la ley de Torricelli. Ya que si usted hace un orificio en la base de un balde repleto de agua, notará que en la medida que desciende el nivel de líquido, disminuye la rapidez con la cual emerge el chorro. La razón de ello es que la presión en un fluido aumenta con la profundidad.
Entonces por que esto no pasa en el frasco de Marriotte? O si pasa?
Ley de Torricelli: la rapidez de salida del chorro de agua es proporcional a la distancia medida en forma vertical entre el nivel de líquido y el orificio.
El frasco de Mariotte, llamado así en honor de su creador, el ilustre físico francés Adme Mariotte (16201684), consiste en un dispositivo que permite la evacuación de un líquido a velocidad constante, por un orificio practicado en la pared lateral de un depósito, independientemente de la altura que tenga el nivel del líquido en el citado depósito.
El objetivo de esta práctica es ilustrar el efecto de la presión atmosférica sobre los líquidos. Para ello, se utiliza el frasco de Mariotte, un recipiente atravesado por un tubo abierto por ambos extremos. El frasco está lleno de líquido hasta una altura h y cerrado mediante un tapón. El tubo atraviesa la pared superior del frasco y tiene su extremo inferior A sumergido en el líquido contenido. El líquido sale del frasco por un orificio B practicado en la pared lateral del recipiente, de modo que la altura entre el extremo inferior del tubo A y el orificio de salida B es H.
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El aire penetra por el tubo y burbujea por su extremo, por lo que la presión en el punto A es la atmosférica.
Aplicamos el teorema de Bernoulli entre los puntos A y B
Como pA=pB=patm y vA es nula, queda
Si el nivel del líquido rebasa el punto A, h disminuye, y por tanto también lo hace la velocidad de salida.
La presión ejercida por la atmósfera sobre B es la misma que la ejercida por el agua, lo que da por resultado un equilibrio de fuerzas en ese punto.
Usando el mismo argumento podemos concluir que a través del agujero A tampoco puede fluir agua porque en ese punto la presión es inferior a la atmosférica (si ascendemos en un fluido la presión disminuye), lo que trae como consecuencia que por este orificio también se filtren burbujas de aire que comienzan a subir, pues la presión atmosférica supera a la presión ejercida por el líquido.
Por lo tanto, en el punto A todo sucede como si el aire se estuviese vertiendo dentro del frasco.
Ahora sólo falta explicar el flujo uniforme que emerge desde C?
Observamos que tanto el nivel de agua se mantenga por sobre el punto B, el espesor de la columna de agua situada entre B y C permanece constante, y puesto que la presión en B no varía, lo mismo ha de ocurrir en A. En consecuencias, el chorro de agua que emerge por el orificio C debe ser uniforme.