Shingeki no kyojin- sistema de ganchos del equipo de supervivencia

EJERCICIO DE TERMODINÁMICA-FLUIDOS:

Como cadete ya debes saber de que parte se  compone y para que sirve cada parte del equipo de supervivencia. Que domines su uso es cosa tuya. Pero ante una situación en la que este se estropee debes conocer su funcionamiento y bases científicas para arreglarlo, si es posible, antes de morir.
Dicho esto te haré un breve resumen de la parte que nos ocupa.

el sistema de ganchos que permite la sujeción del equipo a nuestro entorno funciona por la impulsión de estos con la fuerza suficiente para clavarse en un objeto deseado. Para esta impulsión se aumenta la presión del aire que almacenamos en forma de cargas individuales en el interior de nuestras bombonas mediante una pequeña ignición eléctrica.

sabemos que el orificio de salida tiene un diámetro de 1,5cm y que el gancho sale con velocidad suficiente para llegar a 100m sin variar su altura mas de 3m (suponiendo solo la acción de la gravedad). cada carga contiene un aire con un volumen inicial de 0.1L y una presión de 100 bar. Si a temperatura ambiente de 20ºC se somete a una explosión que genera un aumento en la temperatura de 100ºC y (suponemos que mantienes tu equipo limpio y engrasado) un trabajo de rozamiento de 100J. para este cambio

• ¿con que presión debe salir el aire del orificio si suponemos que esta es la que nos da la salida del gancho?
• ¿Cual es el trabajo realizado por el aire en este proceso?
• ¿Qué presión necesita el sistema para liberar el gancho? (Correspondiente al trabajo de rozamiento)
• obtén la energía con la que el gancho impacta a un objetivo a 5m y a 10m
• si para perforar madera se emplea una fuerza de 100N ¿a que distancia puedes anclar tu equipo en un árbol?

Dexter- desangrado

EJERCICIO DE FLUIDOS:

Archivos clasificados del departamento de policía de Miami


Caso:   2710013   
Detective a cargo de la investigación:  Debra Morgan   
Lugar: http://cienciadelfrikismo.blogspot.com.es

Se ha cometido un crimen en un domicilio familiar. Se trata de el homicidio de Ciencia del frikismo.
Nuestro analista de manchas de sangre, el Dr. Dexter Morgan, realizo el analisis de campo, pero en este momento no puede atender este caso, por lo que usted, deberá realizar el analisis de los datos obtenidos. Nuestro analista se ha tomado la molestia de preparar el siguiente informe el cual solo debe rellenar y enviarlo de vuelta a nuestro departamento.
debido a las marcas encontradas en el cuerpo sabemos que el asesino secciono la arteria carótida externa, con un objeto punzante de tamaño desconocido. sabemos que su presión en la arteria era de 159,986 mbar si suponemos una velocidad de 100 cm/s.

De la escena del crimen podemos saber que la altura a la que la victima fue apuñalada es 1,7 m y el impacto más directo de sangre a la pared que se encuentra a 2 m de donde estaba la victima es a una altura de 1,3:

foto ilustrada del calculo supuesto de la salpicadura de sangre de la victima

suponiendo que la salida de sangrees con un angulo de 9º y que la salida de la sangre describe una trayectoria paravólica, calcule:

• la velocidad con la que debe salir la sangre para que con ese angulo se cumplan las alturas.
• la variación de el tamaño de la apertura para que se cumpla esa velocidad.
• si sabemos que la piel humana tiene una recuperación elástica de el 55% de la deformación, ¿que forma y tamaño podría tener el arma homicida? 
• (pregunta subjetiva) ¿que crees que pudo ocurrir en este crimen?

para un calculo más exacto, puede adaptar los datos del Flujo sanguineo en wikipedia

Gracias por su colavoración

Atentamente:                              

      Vince Masuka    

ATOM- análisis de vuelo

EJERCICIO DE SEMEJANZA DIMENSIONAL:

Para probar un nuevo modelo de vuelo Ray Palmer (ATOM) prepara un pequeño túnel de viento "casero". sabemos que la velocidad del fluido es la misma que la velocidad a tamaño real y el fluido es aire en los dos casos y que el tamaño de ATOM encogido es 1/20 el tamaño real así como la energía en forma de trabajo realizado en la prueba es de la razón de 1/4 veces el real.

• calcula el adimensional de Reynols
• calcula la relación de semejanza entre presiones, reales y en el modelo
• si la fuerza ejercida en el modelo es igual a la de arrastre del aire.que sucederá en la situación real.

Los vengadores- inundación

EJERCICIO DE FLUIDOSTATICA:
la presa de una ciudad ha sido destruida y los vengadores acuden en su rescate, durante la operación ironman ve que hulk, cuya fuerza máxima es de 250 KN, esta sujetando una vaya publicitaria con un angulo de 60º para frenar  el agua en una calle. suponiendo un caso de fluidostatica (con el agua en reposo) y conociendo que la aplicación de la fuerza de hulk está a 2m del suelo y es perpendicular a la vaya y que el agua tiene una altura de 3m.
Datos: ρ=1 kg/l ; Pa=0 (presiones manométricas) ; Profundidad del cartel=ancho de la calle=L=10m

Se desprecian los efectos de la Presión atmosférica.

• ¿cual es la fuerza ejercida por el agua sobre la vaya?

• ignorando el peso de la vaya, ¿podrá hulk sujetar la vaya solo o debe ayudar ironman?
     - en caso de necesitar ayuda, respecto al apoyo de la vaya, ¿que momento debe crear la fuerza ejercida por ironman?

• Si ironman ayudase, ¿en que punto la fuerza aplicada seria mas efectiva  si la vaya tiene una altura de 4m?

Pokémon-pistola agua

EJERCICIO DE FLUJO EN CONDUCTOS:
En el ataque pistola agua de squirtle un chorro de agua sale a gran velocidad impactando en el objetivo. Pero internamente squirtle funciona como un tanque que almacena agua a presión pudiendo generar el agua a la misma velocidad que la expulsa (Q=cte). Siendo así, para transformar es presión en una gran velocidad su boca actúa como una tobera de diámetro variable:

aqui podemos ver el proceso de reducción de área a caudal constante.

sabiendo esto y que el diámetro interior de la garganta es de 10cm, asi como que la velocidad media de entrada es de 2m/s.

• ¿cual debe ser el diametro de salida si queremos una velocidad de 10 l/s?¿Cómo varía la presión entre la entrada y la salida con los datos calculados?

• La enfermera Joy ha solicitado conocer la fuerza media a la que esta sometida la boca de un squirtle en un disparo horizontal para prevenir posibles daños futuros. Considerando solo el efecto del agua sobre la boca de squirtle ¿que fuerza se genera en la boca en un lanzamiento de pistola agua con una geometría como la hallada anteriormente?