Sistema de propulsión de la embarcación

Usaremos las ecuaciones de conservación de cantidad de movimiento, conservación de masa y conservación de energía para obtener el caudal del chorro.

La ecuación general de conservación de masa es:

En nuestro caso, asumieremos régimen permanente y

, por lo que la ecuación anterior se transformará en:

Con Q el caudal de salida, A el área basal del estanque de agua y h la altura del nivel de agua del estanque (el cual varía en el tiempo). De aquí podemos obtener la velocidad de salida de agua, usando que Q=V*A

con Atr el área de la sección transversal del chorro de agua

Luego, utilizamos la ecuación de conservación de energía para régimen permanente y fluido incompresible, es decir, Bernoulli entre la superficie libre del estanque (1) y la salida del chorro (2):

En nuestro caso:

Con estos valores reemplazados en la ecuación de Bernoullí, llegamos a una ecuación diferencial:

De aquí podemos obtener el valor de h y de , de donde se puede calcular la velocidad de salida del chorro de agua y el caudal de agua que sale.

Si evaluamos la ecuacion diferencial en maple obtenemos la ecuació para la velocidad de salida, y si evaluamos en t=0, obtenemos: Vs=5,145 m/seg

De esta manera podemos calcular el caudal, ya que multiplicamos por el area de salida: Atrans=0.000507 m

Luego :