CLASE N°4 MENCIÓN: FLUIDOS I HIDROESTÁTICA

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Caracterizar los estados de la materia. Analizar densidad y su ecuación. Analizar peso específico y su ecuación. Caracterizar el concepto de presión. Analizar los vasos comunicantes. Analizar el principio de Pascal

Densidad Densidad absoluta ( ) Es una medida de cuanto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.

Densidad Relativa ( ) Es la razón entre la densidad absoluta de una sustancia y la densidad absoluta de otra sustancia que se toma como patrón. Es una magnitud adimensional.

Densidad y flotabilidad Las sustancias menos densas flotan sobre las sustancias más densas. Por ejemplo, el aceite flota en el agua y el hielo en el mar como los iceberg.

Presión Cuando un cuerpo se encuentra inmerso en un fluido, éste ejerce una fuerza sobre el cuerpo, en forma perpendicular a la superficie del cuerpo y a su vez el fluido ejerce fuerza sobre el recipiente que lo contiene. Propiedades: La presión en un punto de un fluido en reposo es igual en todas las direcciones. La presión en un mismo plano horizontal en el interior de un fluido en reposo es la misma.

Fuerza perpendicular que se ejerce por unidad de área. Presión, es un ESCALAR, pero siempre se grafica perpendicular a la superficie de contacto.

. . Presión dentro de un fluido Presión que ejerce el fluido sobre todos los cuerpos sumergidos en él y que depende del peso de la columna sobre el cuerpo y del área de contacto. La presión a la cual es sometido un cuerpo qué está sumergido en un fluido, dependerá de la densidad del fluido, de la gravedad, y de la profundidad a la cuál esté. A . . Donde: ρ es densidad. g aceleración de la gravedad. ∆h es profundidad. mg

Unidades para presión 1 [atm] = 760 [torr] 1 [atm] =76 [cm Hg] 1 [mm Hg] = 133 [Pascales] 1 [Pascal] = 10 [barias] 1 [milibar] = 0,76 [mm Hg]

Instrumento para medir presión El Barómetro es el instrumento que permite medir la presión atmosférica y la altitud (altura). La mide gracias a las deformaciones que hace experimentar la presión en las paredes de una caja metálica vacía en su interior.

Barómetro de Torricelli: Consiste en un tubo de vidrio, de longitud superior a 76 cm y cerrado por un extremo, que se llena de mercurio y se invierte sobre un recipiente también con mercurio. El mercurio del tubo desciende hasta una altura aproximada de 76 cm. Esta medición fue realizada a nivel del mar.

Presión atmosférica Es la presión que ejerce la atmósfera sobre todos los cuerpos que están sumergidos en él y sobre una determinada superficie. Se puede determinar a través de Torricelli.

Para un cuerpo que está sumergido a una profundidad Δh, se tiene la siguiente ecuación para la presión. Donde: ρ = densidad del fluido. Δh = profundidad. g = aceleración de gravedad. P0 = presión atmosférica

Para un cuerpo que está sumergido a una profundidad Δh, se tiene la siguiente ecuación para la presión. Donde: ρ = densidad del fluido. Δh = altura. g = aceleración de gravedad. P0 = presión atmosférica

Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosférica. Se aplica tan solo en aquellos casos en los que la presión es superior a la presión atmosférica. Los aparatos utilizados para medir la presión manométrica reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio 

Vasos comunicantes Instrumento compuesto por varios depósitos comunicados en su parte inferior por una base común. Si se vierte un líquido en su interior, alcanza la misma altura en cada uno. Simultáneamente, a la misma profundidad, el líquido registra igual presión.

Con líquidos diferentes, las alturas de los niveles son inversamente proporcionales a los pesos específicos. A mayor peso específico, menor altura y viceversa. A mayor densidad menor es la altura ∆h1 ∆h2 Donde: P1 y P2 = presión ejercida por cada fluido en el fondo ρ1 y ρ2 = densidades de los fluidos. Δh1 y Δh2 = alturas de cada líquido. g = aceleración de gravedad.

Principio de Pascal La presión que se ejerce sobre un punto de un fluido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas direcciones.

Entre las aplicaciones, tenemos: los frenos hidráulicos, elevadores hidráulicos, la prensa hidráulica. Esta última se puede utilizar como un verdadero multiplicador de fuerza. Por igualdad de presiones se tiene:

La figura de este ejercicio muestra a un niño que levanta un automóvil con la ayuda de un elevador hidráulico. El auto pesa 8.000 [N] y descansa en un pistón cuya área es de 2.000 [cm²]. Determina el valor de la fuerza que el niño está ejerciendo, si se sabe que el área del pistón que empuja es de 25 [cm²]. A) 100 [N] B) 200 [N] C) 250 [N] D) 300 [N] E) 800 [N] A Aplicación

Estando un buzo fuera del agua soporta la presión atmosférica, que es Pa. Considerando que la densidad del agua es y que la aceleración de gravedad es , ¿a qué profundidad el buzo soportará una presión igual a tres veces la presión atmosférica? 10 m 20 m 30 m 200 m 300 m B Aplicación