HIDROMECANICA Estudia los fluidos: Líquidos y gases

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1 HIDROMECANICA Estudia los fluidos: Líquidos y gases
Se divide en: Hidrostática: estudia los líquidos en reposo Hidrodinámica: Estudia los líquidos en movimiento Neumática: Estudia los gases

2 Experimentos Submarino casero Experimento del huevo que flota

3 PRESION 1 BARIA = DINA / CM2
P = PRESION F = FUERZA A = AREA LA UNIDAD ES : PASCAL = 1 BARIA = DINA / CM2 LA PRESION ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FUERZA E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL AREA : A MAYOR FUERZA , MAYOR PRESION A MAYOR AREA MENOR PRESION

4 AREA MENOR , PRESION MAYOR
AREA MAYOR , PRESION MENOR AREA MEDIANA , PRESION MEDIANA AREA MENOR , PRESION MAYOR

5 PRESION HIDROSTATICA LIQUIDOS EN REPOSO
m = d . v m=masa ; d = densidad ;V=Volumen V = A . h V=Volumen ; A = Area ; h = Altura F = m . g F = d . A . h . g Fuerza sobre un líquido P = d h g Presión sobre un líquido

6 La presión es igual en dos o más puntos a la misma profundidad PD Igual PC
La Presión aumenta con la profundidad: PB Mayor PA; PC Mayor PB C D

7 PRESION HIDROSTATICA Pe = d g Pe = Peso específico P = Pe h = dgh

8 TENSIOMETRO MANOMETRO

9 PRINCIPIO DE PASCAL UN LIQUIDO TRANSMITE EN TODOS LOS SENTIDOS LA PRESION QUE SE EJERCE SOBRE EL LOS LIQUIDOS TIENEN LA PROPIEDAD DE MULTIPLICAR O REDUCIR UNA FUERZA

10 LOS LIQUIDOS TRANSMITEN LA PRESION QUE SE EJERCE SOBRE ELLOS
UN SOLIDO TRANSMITE LA FUERZA QUE SE EJERCE SOBRE EL A1 = 20 cm2 F1 = 10 N A2 = 200 cm2 F2 = 10 N LOS LIQUIDOS TRANSMITEN LA PRESION QUE SE EJERCE SOBRE ELLOS A1 = 20 cm2 F1 = 10 N A2 = 200 cm2 F2 = 100 N

11 PRENSA HIDRAULICA 𝐹1 𝐴1 = 𝐹2 𝐴2 𝐹1 = 𝐴1.𝐹2 𝐴2 𝐹1. 𝐴2 𝐹2 = 𝐴1
EJEMPLOS: Montacargas, Volquetas , Baúl de los carros, además los amortiguadores 𝐹1 𝐴1 = 𝐹2 𝐴 𝐹1 = 𝐴1.𝐹2 𝐴 𝐹1. 𝐴2 𝐹2 = 𝐴1 La fuerza sobre el pistón menor es D.P a su área y a la fuerza sobre el pistón mayor e I.P al área del pistón mayor

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13 PARADOJA HIDROSTATICA
En varios recipientes unidos con una misma base pero con diferente forma y tamaño(vasos comunicantes) al colocarles un solo líquido, este alcanza el mismo nivel en todos.

14 Vasos comunicantes con líquidos no miscibles
Al colocar un líquido alcanza el mismo nivel en las dos ramas. Al echar aceite, las superficies del agua quedan a distintos niveles. Por lo anterior se concluye que las alturas de los dos líquidos son inversamente proporcionales a sus densidades o a sus pesos específicos =

15 LEY FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA
PA – PB = HA . Pe – HB . Pe PA – PB = Pe (HA – HB) La diferencia de presión entre dos puntos de un mismo líquido depende de la diferencia de las alturas.

16 PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
TODO CUERPO SUMERGIDO EN UN LIQUIDO RECIBE UN EMPUJE , DE ABAJO HACIA ARRIBA , IGUAL AL PESO DEL LIQUIDO DESALOJADO E = V Pe E = Empuje ; V = Volumen del cuerpo Pe = Peso específico

17 EJEMPLO

18 PESO APARENTE CUERPOS FLOTANTES (Huevo que flota)
P1 = P – E P1 = PESO APARENTE ; E = EMPUJE P = PESO DEL CUERPO CUERPOS FLOTANTES (Huevo que flota) 1. E < P E = P E > P 3 2 E P 1

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20 HIDRODINAMICA LIQUIDOS EN MOVIMIENTO TEOREMA DE EVANGELISTA TORRICELLI
LA VELOCIDAD DE SALIDA DE UN LIQUIDO POR UN ORIFICIO ES IGUAL A LA VELOCIDAD ADQUIRIDA POR CUALQUIER CUERPO AL CAER LIBREMENTE DESDE UNA ALTURA h

21 PRESION ATMOSFERICA Torricelli llenó de mercurio un tubo de 1 m de largo, (cerrado por uno de los extremos) y lo invirtió sobre una cubeta llena de mercurio, de inmediato la columna de mercurio bajó varios centímetros, permaneciendo estática a unos 76 cm (760 mm) de altura ya que en esta influía la presión atmosférica. Como según se observa la presión era directamente proporcional a la altura de la columna de mercurio (h), se adoptó como medida de la presión el mm (milímetro) de mercurio. Así la presión considerada como "normal" se correspondía con una columna de altura 760 mm. La presión atmosférica se puede medir también en atmósferas (atm): 1 atm = 760 mm = Pa = 1,0 kgf/cm2 Conclusión La columna de mercurio no cae debido a que la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del mercurio (y transmitida a todo el líquido y en todas direcciones) es capaz de equilibrar la presión ejercida por su peso. 760 mmHg = 1 atm 1 atm = mbar o hPa 1 mbar o hPa = 0, mmHg

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23 PRESION ATMOSFERICA ES LA PRESION QUE EJERCE LA ATMOSFERA SOBRE LAS COSAS Y LAS PERSONAS QUE ESTAN EN LA TIERRA. LA PRESION ATMOSFERICA TIENE SU MAYOR VALOR AL NIVEL DEL MAR DONDE HAY MAYOR CANTIDAD DE AIRE P = d h g =13,6 gr/cm3.980 cm/s cm P = Dinas / cm2 (Barias) 1 atmosfera = 1033,6 gf/cm2 1 atm = 0, kgf/cm2

24 LA PRESION ATMOSFERICA SE MIDE CON BAROMETROS Y EXISTEN :
AL SUBIR EN UN ASCENSOR : AL PASAR SALIVA SE IGUALAN LAS PRESIONES LA PRESION ATMOSFERICA SE MIDE CON BAROMETROS Y EXISTEN : -BAROGRAFOS -ALTIMETROS -ANEROIDES

25 GASTO TEORICO : CANTIDAD DE LIQUIDO O CAUDAL QUE SALE POR UN ORIFICIO GT =

26 TENSION SUPERFICIAL FENOMENO QUE SE PRESENTA EN LA SUPERFICIE DE LOS LIQUIDOS DEBIDO A LA COMPOSICION DE LAS FUERZAS ENTRE LOS ATOMOS Y MOLECULAS DE SU SUPERFICIE CAPILARIDAD ES LA TENDENCIA DE UN LIQUIDO A ASCENDER O DESCENDER EN UN TUBO DELGADO , COMO CONSECUENCIA DE LA ADHESION O COHESION DE LAS MOLECULAS .

27 UN EJEMPLO DE TENSION SUPERFICIAL : UNA AGUJA DE ACERO SOBRE EL AGUA
EL CLIP ESTA DEBAJO DEL NIVEL DEL AGUA QUE HA AUMENTADO LIGERAMENTE. LA TENSIÓN SUPERFICIAL EVITA QUE EL CLIP SE SUMERJA Y QUE EL VASO REBOSE.

28 NEUMATICA Neumática que trata los movimientos y procesos del aire.
Es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse .

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30 CAPAS DE LA ATMOSFERA 1. TROPOSFERA 2. ESTRATOSFERA 3. OZONOSFERA
ES LA CAPA GASEOSA DE LA TIERRA , SIENDO LA CAPA MAS EXTERNA Y MENOS DENSA . LA ATMOSFERA PROTEGE LA VIDA SOBRE LA TIERRA ABSORBIENDO LOS RAYOS ULTRAVIOLETA DEL SOL Y ADEMAS como escudo protector contra los meteoritos, CAPAS DE LA ATMOSFERA 1. TROPOSFERA 2. ESTRATOSFERA 3. OZONOSFERA 4. MESOSFERA 5. IONOSFERA 6. EXOSFERA

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34 TROPOSFERA CAPA MAS CERCANA A LA TIERRA ALTURA : 11 KMS
ZONA MAS TURBULENTA COMPRENDE :NUBES , VIENTOS HORIZONTALES , CORRIENTES VERTICALES , TORMENTAS , PRECIPITACIONES ATMOSFERICAS COMPRENDE LAS ¾ PARTES DE LA ATMOSFERA TEMPERATURA : ENTRE 14º.C y -55º.C

35 ESTRATOSFERA Altitud 32 kms Temperatura – 55ºC es constante
Está dispuesta en capas más o menos horizontales (o estratos) Es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. A medida que se sube, la temperatura en la estratosfera aumenta. El aumento de la temperatura se debe a que los rayos ultravioleta transforman al oxígeno en ozono, proceso que involucra calor

36 OZONOSFERA Es la capa que contiene una concentración relativamente alta de ozono. Esta capa, que se extiende aproximadamente de los 15 km a los 40 km de altitud, reúne el 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97% al 99% de la radiación ultravioleta de alta frecuencia.

37 MESOSFERA Es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. Se extiende entre los 50 y 80 km de altura Contiene solo el 0.1% de la masa total del aire. Es la zona más fría de la atmósfera, pudiendo alcanzar los -80 °C. Es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La baja densidad del aire en la mesosfera determina la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes.

38 IONOSFERA Altura 966 KMS Capa conductora de electricidad
CONTIENE CAPAS REFLECTORAS QUE DEVUELVEN HACIA LA TIERRA LAS ONDAS DE RADIO Se presentan las AURORAS BOREALES Temperatura máxima 2200º.C La temperatura aumenta con la altitud. Es la cuarta capa de la atmósfera de la Tierra. A esta altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la actividad solar. Si el sol está activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1.500° C e incluso más altas. En ella se encuentra el 0.1% de los gases.

39 EXOSFERA Altura KMS Es la última capa de la atmósfera de la Tierra Esta es el área donde los átomos se escapan hacia el espacio.

40 CINTURON VAN ALLEN (MAGNETOSFERA)
Región de partículas energéticas cargadas de electricidad , existen dos cinturones : El cinturón exterior está compuesto en su mayor parte por electrones. Un segundo cinturón más cerca de la Tierra ,está formado principalmente por protones de gran energía y algunos electrones de poca energía. Podemos pensar a cada uno de estos cinturones como un río de cargas, una corriente eléctrica en forma de llanta, la cual no circula en un alambre o conductor. Se sostiene girando en el espacio alrededor de la Tierra, como los anillos de Saturno que lo acompañan en todos sus movimientos Los anillos o cinturones de Van Allen protegen a la Tierra de las partículas eléctricas con que el Sol bombardea a los planetas de su sistema y que son transportadas por el viento solar.

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42 TEORIA CINETICA DE LOS GASES
LAS MOLECULAS EN LOS GASES ESTAN MUY SEPARADAS ENTRE SI CON VELOCIDAD DE 1500 m/s aprox. LAS MOLECULAS DE UN GAS SALTAN EN TODAS DIRECCIONES , POR LO CUAL , UN GAS ENCERRADO EJERCE PRESION HACIA ARRIBA , HACIA ABAJO Y A LOS LADOS.

43 DIFUSION DE LOS GASES La difusión, es la mezcla gradual de las moléculas de un gas con moléculas de otro gas, en virtud de sus propiedades cinéticas Es el fenómeno por el cual las moléculas de un gas se distribuyen uniformemente en otro gas. También se establece como la capacidad de las moléculas gaseosas para pasar a través de aberturas pequeñas, tales como paredes porosas, de cerámica o porcelana que no se halla vidriada La difusión siempre procede de una región de mayor concentración a otra menos concentrada. A pesar de que las velocidades moleculares son muy grandes, el proceso de difusión toma una tiempo relativamente grande para complementarse.

44 Por eso, la difusión de los gases siempre sucede en forma gradual.
Un gas ligero se difundirá a través de un cierto espacio mas rápido que un gas pesado LEY DE LA DIFUSIÓN GASEOSA Fue establecida por Thomas Graham; quien manifiesta lo siguiente: “en las mismas condiciones de presión y temperatura, las velocidades de difusión de dos gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus masas moleculares

45 PRINCIPIO DE PASCAL EN LOS GASES
LOS GASES TRANSMITEN PRESIONES EN TODAS LAS DIRECCIONES Y SENTIDOS , IGUAL QUE LOS LIQUIDOS. PRINCIPIO DE ARQUIMEDES EN GASES TODO CUERPO SUMERGIDO EN UN GAS RECIBE UN EMPUJE DE ABAJO HACIA ARRIBA IGUAL AL PESO DEL GAS DESALOJADO

46 LEY DE BOYLE-MARIOTTE (1) (2) Pe = P/V LOS VOLUMENES QUE OCUPAN UNA MISMA MASA DE GAS , A TEMPERATURA CONSTANTE , INVERSAMENTE PROPORCIONALES A SUS PRESIONES (LEY ISOTERMICA , IGUAL TEMPERATURA) A UNA MISMA TEMPERATURA , EL PESO ESPECIFICO DE UN GAS ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A SU PRESION

47 CALOR LA CANTIDAD DE CALOR DE UN CUERPO DEPENDE DE SU MASA TEMPERATURA LA TEMPERATURA DE UN CUERPO DEPENDE DE LA ENERGIA CINETICA DE LAS MOLECULAS

48 ESCALAS TERMOMETRICAS
CON TEMPERATURA DE REFERENCIA C K R F Ra 273 32 492 373 80 212 672 100

49 LAS ECUACIONES SE TOMAN POR PAREJAS

50 DILATACION DE CUERPOS SOLIDOS
DILATACION LINEAL LA PROPORCION QUE UN CUERPO SE DILATA O CONTRAE CON LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA DEPENDE DE : MATERIAL DEL CUERPO LONGITUD DEL CUERPO CAMBIO DE TEMPERATURA L= ∞ Lo. t

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53 DILATACION SUPERFICIAL O DE AREA
La dilatación superficial corresponde a la variación del área de una placa, cuando sometida a una variación de temperatura. Las figuras a continuación, representan una placa rectangular a temperatura To a temperatura T >To.

54 Dilatación Volumétrica
En este tipo de dilatación, vamos a considerar la variación del volumen, esto es, la dilatación en las tres dimensiones del sólido (longitud ancho y altura). Veamos el ejemplo del cuadro debajo:

55 Dilatación de los Líquidos
Los sólidos tienen forma propia y volumen definido, pero los líquidos tienen solamente volumen definido. Así, el estudio de la dilatación térmica de los líquidos es realizado solamente en relación a la dilatación volumétrica. Esta obedece a una ley idéntica a la dilatación volumétrica de un sólido o sea, la dilatación volumétrica de un líquido podrá ser calculada por las mismas fórmulas de la dilatación volumétrica de los sólidos. Veamos en esta tabla, el coeficiente de dilatación de algunos líquidos, medidos en Veja na tabela abaixo, o coeficiente de dilatação de alguns líquidos, medido em oC -1

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59 GASES LEY CHARLES(ISOBARICA):
P=CONSTANTE, VOLUMENES SON D.P A LAS TEMPERATURAS V/T = Vo/To GAY LUSSAC(ISOMETRICAS): V=CONSTANTE PRESIONES D.P A LAS TEMPEATURAS P/T =Po/To LEY BOYLE-ARIOTTE(ISOTERMICA):T=CONSTANTE P/Po = Vo/V PRESIONES I.P VOLUMENES ECUACION GENERAL DE GASES VoPo/To=VP/T

60 LEY ISOBARICA

61 LEY ISOMETRICA

62 LEY ISOTERMICA

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64 TERMODINAMICA 1º.LEY: EL CALOR PUEDE SER CONVERTIDO EN OTRAS FORMAS DE ENERGIA Y ESTAS PUEDEN TRANSFORMARSE EN CALOR

65 2º. LEY: EL CALOR FLUYE DE UN CUERPO CALIENTE A OTRO FRIO