16.8 : Ejemplo de diseño: Diseño de un tobogán de agua

Al diseñar un tobogán de agua, controlar la velocidad del flujo es crucial para garantizar la seguridad del usuario y mantener una experiencia emocionante. A medida que el agua fluye por el tobogán, la gravedad provoca que se acelere, y su velocidad en la parte inferior depende de la altura desde la que comienza. Cuanto más alto esté el tobogán, mayor será la energía potencial del agua en la parte superior, que se convierte en energía cinética a medida que desciende, lo que incrementa su velocidad.

El principio de Bernoulli determina la velocidad del agua a lo largo del tobogán. El principio relaciona la energía potencial en el punto 1, la parte superior, la energía cinética en el punto 2, la parte inferior, y la presión del agua en ambos puntos.

En un tobogán de agua, a medida que el agua se mueve cuesta abajo, su energía potencial disminuye mientras que su energía cinética aumenta, lo que lleva a un aumento de la velocidad. La ecuación de Bernoulli supone que no hay fricción y trata al agua como un fluido ideal, lo que significa que fluye sin pérdida de energía debido a la fricción o la turbulencia. Estas suposiciones simplifican los cálculos, aunque en situaciones reales la fricción puede reducir ligeramente la velocidad real del agua.

En la parte superior del tobogán, el agua está casi en reposo y, a medida que desciende, se acelera. Si el tobogán es demasiado alto, el agua puede alcanzar velocidades peligrosas en la parte inferior, lo que supone un riesgo para los usuarios. Por lo tanto, es necesario ajustar la altura h del tobogán para mantener la velocidad del agua dentro de límites seguros. Al calcular la altura adecuada utilizando el principio de Bernoulli, el tobogán puede reducir la velocidad del agua y, al mismo tiempo, ofrecer un paseo emocionante.