Fuerzas y presiones en fluidos INICIO ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORPARA EMPEZAR ESQUEMA INTERNET 4.

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1 Fuerzas y presiones en fluidos INICIO ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORPARA EMPEZAR ESQUEMA INTERNET 4

2 Esquema de contenidos Los fluidos y el principio de Arquímedes SALIRANTERIOR La pérdida de peso en el agua ESQUEMA INTERNET INICIO La fuerza de empuje El principio de Arquímedes Flotabilidad Fuerzas ejercidas por fluidos Las fuerzas en el interior de un fluido La presión La presión hidrostática Principio fundamental de la hidrostática La botella de PascalLa prensa hidráulica La presión en los gases La presión atmosférica La presión atmosférica y la altitud El principio de Pascal

3 Para empezar, experimenta y piensa SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR ESQUEMA INTERNET INICIO El principio de ArquímedesEmpuje Botella llena de agua Globo Botella llena de aire Insuflamos aire por la pajita. Metemos el dedo en el agua sin tocar las paredes ni el fondo. La balanza indica una masa mayor

4 La pérdida de peso en el agua ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Cuerda Bola Dinamómetro Agua destilada Probeta Agua destilada 100 cm 3 Introducimos la bola hasta la mitad de la probeta. 141 cm 3 Atamos la bola a la cuerda y la pesamos con el dinamómetro. ¿Cuánto pesa el agua que ha desplazado la bola? 41 cm 3 de agua desplazados Densidad del agua d H2O = 1kg/dm 3 d = m → m=d·V = 1 kg ·41 ·10 -3 dm 3 = 41 ·10 -3 kg V dm 3 P = m·g= 41·10 -3 kg ·9,8 m/s 2 = 0,4 N La pérdida de peso de la bola en el agua es: 2 N – 1,6 N = 0,4 N

5 La fuerza de empuje ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Peso real (en el aire) Peso aparente (dentro de un líquido) 8 N5 N Peso Empuje La fuerza que empuja el cuerpo hacia arriba y que contrarresta el peso del cuerpo se denomina fuerza de empuje.

6 El principio de Arquímedes ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. Bloque de oro de la misma masa que la corona. Bloque de plata de la misma masa que la corona. El rey de Siracusa entregó una pieza de oro a un orfebre para que le fabricase una corona. ¿Cómo saber si la corona estaba hecha con el oro entregado? La densidad del oro y la plata son distintas y, por tanto, los bloques tienen distinto volumen. La corona no estaba hecha con la pieza de oro. Más agua desplazada que con el bloque de oro, pero menos que con el bloque de plata. Desplaza poca agua Desplaza mucha agua Experiencia de Arquímedes

7 Flotabiblidad ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO P < E P = E Peso Empuje Peso Empuje El cuerpo se hunde El cuerpo asciende El cuerpo se mantiene en equilibrio Peso Empuje Globos aerostáticos flotando en el aire. P > E

8 Fuerzas ejercidas por fluidos ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 123 Tubo de plástico Tapa de plástico Se introduce en un recipiente de agua La tapa se separa cuando el nivel de agua del interior del tubo coincide con el del recipiente Un cuerpo sumergido en un fluido está sometido a una fuerza que actúa en cualquier dirección perpendicular al cuerpo. La tapa se queda pegada en cualquier dirección La fuerza aumenta cuanto mayor es la profundidad

9 La presión ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO En cada caso se ejerce la misma fuerza sobre el mismo objeto en dos situaciones diferentes. ¿Por qué el resultado es tan distinto? Cuanto menor es la superficie sobre la que actúa una fuerza, mayor es su efecto. Este efecto se denomina presión. La presión que soporta cada punto del cuerpo del faquir es menor cuanto mayor sea el número de clavos. p = F/S 1 Pa = 1 N / 1 m 2

10 La presión hidrostática ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO La presión ejercida sobre un cuerpo sumergido en un fluido depende de la columna de fluido que hay sobre el cuerpo. h S Se ejerce una presión debida al peso de la columna de líquido que hay sobre el prisma. Peso líquido = m líquido · g = d líquido · V líquido · g P = d líquido · S · h · g d líquido · S · h · g d líquido · h · g S p F S = = =

11 Principio fundamental de la hidrostática ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Dos puntos que se encuentren sumergidos en un líquido a la misma altura, estarán sometidos a la misma presión. A B h1h1 h2h2 S La diferencia de presión entre A y B es: p 2 - p 1 = d líquido · g · (h 2 - h 1 ) VASOS COMUNICANTES CON LÍQUIDOS INMISCIBLES Agua Aceite hBhB hAhA AB p A = p B → d aceite ·g · h A = d agua ·g ·h B → d aceite ·h A = d agua · h B

12 La presión atmosférica ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO El aire que forma la atmósfera es un gas y ejerce presión sobre cualquier cuerpo que se encuentre en él. Empuje Peso

13 La presión atmosférica y la altitud ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Nivel del mar A B hBhB hAhA p A = d ·g · h A p B = d ·g · h B En la base del edificio En lo alto del edificio p B - p A = d ·g · h B – d ·g ·h A = d ·g · (h B – h A ) p B - p A = d ·g · h altura del edificio

14 La botella de Pascal ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite íntegramente a todos los puntos del mismo. Botella de Pascal Tapones de goma Bajamos el émbolo AGUA – FLUIDO INCOMPRESIBLEAIRE – FLUIDO COMPRESIBLE

15 La prensa hidráulica ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO F1F1 → F2F2 → S1S1 S2S2 p 1 = p 2 F1F1 S1S1 p 1 = F2F2 S2S2 p 2 = F2F2 S2S2 F1F1 S1S1 =

16 Enlaces de interés ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIOR INICIO Presión y fluidos IR A ESTA WEB Principio de Arquímedes IR A ESTA WEB