METODOLOGIA EXPERIMENTAL Y APRENDIZAJE DE LA FISICA Y LA QUIMICA FUERZA EN LOS FLUIDOS METODOLOGIA EXPERIMENTAL Y APRENDIZAJE DE LA FISICA Y LA QUIMICA Diego Manuel Murillo Alberca

INDICE 1. LA PRESION. 2. FLUIDOS EN EQUILIBRIO 3. LA PRESION EN EL INTERIOR DE UN LIQUIDO. 4. PRINCIPIO DE PASCAL 5. PRESION EN LOS GASES 6. FUERZAS DE EMPUJE. PRINCIPIO DE ARQUIMEDES. 7. TENSION SUPERFICIAL. 8. BIBLIOGRAFIA.

1. LA PRESION. Se define presión como la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie 𝑃= 𝐹 𝑆 La unidad de presión en el SI es el (N/m2), que recibe el nombre de pascal (Pa) 1 Pa = 1𝑁 1𝑚2

2. FLUIDOS EN EQUILIBRIO. El termino fluidos incluye tanto a los líquidos como a los gases, y sus propiedades son las siguientes: No poseen forma propia. Adoptan la forma del recipiente que los contiene. La fuerza ejercida por un liquido en equilibrio sobre una superficie cualquiera es perpendicular a dicha superficie, y la orientación de esta es la que determina la dirección de la fuerza.

P = ρ · g · h 3. PRESION EN EL INTERIOR DE UN LIQUIDO. 3.1. Presión hidrostática: variación de la presión con la profundidad. 1. La presión en el interior de un liquido actúa en todas las direcciones. 2. La presión es mayor cuanto mayor es la profundidad. 3. La presión es mayor cuanto mayor es la densidad del liquido. 4. La presión no depende de la forma ni de la anchura del recipiente. La presión hidrostática a cierta profundidad, es igual al producto de la densidad del liquido por la aceleración de la gravedad y por la profundidad del punto considerado. P = ρ · g · h

3.2. Principio fundamental de la hidrostática. La diferencia de presión entre dos puntos de los planos horizontales que pasan por A y B es: PB ̶ PA = ρ · g · (hB ̶ hA) PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA La diferencia de presión entre dos puntos de un liquido homogéneo en equilibrio es igual al producto de la densidad por la gravedad y por la diferencia de altura entre los puntos.

ℎ𝐴 ℎ𝐵 = ρ𝐵 ρ𝐴 3.3. Líquidos no miscibles superpuestos. Las presiones en los puntos de una misma horizontal, por ejemplo, en A (PA = ρA · g · hA) y en B (PB = ρB · g · hB) han de ser iguales (PA = PB): ℎ𝐴 ℎ𝐵 = ρ𝐵 ρ𝐴

FB = FA · ( 𝑆𝐵 𝑆𝐴 ) 4. PRINCIPIO DE PASCAL. LA PRENSA HIDRAULICA. La presión ejercida en el embolo pequeño se transmite por igual a todos los puntos del embolo grande. PA = PB; 𝐹𝐴 𝑆𝐴 = 𝐹𝐵 𝑆𝐵 FB = FA · ( 𝑆𝐵 𝑆𝐴 ) La presión ejercida en un punto de un liquido, encerrado dentro de un recipiente se transmite por igual a cada punto del liquido y a las paredes del recipiente. La presión se transmite por igual en todas las direcciones. Este es el principio de Pascal. Cuanto mayor es la diferencia entre las superficies del embolo grande y del pequeño, mas eficaz es la prensa.

5. PRESION EN LOS GASES. 5.1. Presión atmosférica. La presión ejercida por una columna de Hg de 760 mm de altura se denomina presión atmosférica normal y para medirla se utiliza la atmosfera (atm). 1 atm = 760 mmHg = 1,013·105 Pa El primer experimento que demuestra la existencia de la presión atmosférica y que permite además medirla fue realizado en 1643 por Torricelli. La presión en el punto A (a 760 mm de profundidad en la columna de Hg) y la presión en el B (en la superficie libre) son idénticas.

5.2. Instrumentos para medir la presión. MANOMETROS. BAROMETROS.

5.3. Relación de la presión atmosférica y la altitud. A medida que ascendemos, hay menos aire por encima de nosotros, la presión atmosférica es menor.

6. FUERZAS DE EMPUJE. PRINCIPIO DE ARQUIMEDES. Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje dirigido hacia arriba. El empuje que recibe un cuerpo es igual al peso del volumen del liquido que desaloja. El empuje no depende del material del que este fabricado el cuerpo que se introduce en el agua, sino del volumen de este cuerpo.

6.1. Flotabilidad de los cuerpos. Cuando un solido se sumerge en un fluido esta sometido a dos fuerzas: La fuerza peso, aplicada en el centro de gravedad del cuerpo y de sentido hacia abajo. La fuerza de empuje, aplicada en el centro de empuje y de sentido hacia arriba. Se pueden dar 3 situaciones:

Flotación de barcos. Flotando en el aire. Para que el barco este en equilibrio debe cumplirse: Que el peso y el empuje sean iguales. Que el centro de gravedad (G) y el del empuje (C) estén en la misma vertical, de lo contrario se forma un par de fuerzas y el barco gira. Que el centro de gravedad este mas bajo que el centro de empuje. Un globo asciende porque esta lleno de un gas cuya densidad es inferior a la del aire que le rodea, como su volumen es muy grande, la fuerza de empuje que le proporciona el aire es mayor que su peso.

7. TENSION SUPERFICIAL. Podemos definir la tensión superficial como la fuerza que se ejerce en la superficie de los líquidos por unidad de longitud. La tensión superficial se debe a las fuerzas de cohesión que unen las moléculas del liquido.

BIBLIOGRAFIA. Libro de texto para Física y Química de 4º de ESO. Editorial, Oxford.