CLASE Nº 4

FLUIDOS II

MATERIALES NECESARIOS

1. Guía 04.

2. Libro de Ciencias /Plan Electivo/ Física/ Capítulo Nº 2. De este capítulo, utilizaremos desde la página 38 hasta la página 51.

OBJETIVOSAl término de la unidad usted debe:1. Caracterizar y analizar el concepto de

presión. 2. Analizar los vasos comunicantes.3. Analizar y comprender el principio de

Pascal.

PRESIÓN Fuerza perpendicular que se ejerce por

unidad de área.

PresiPresiónón = = fuerza perpendicularfuerza perpendicular ÁreaÁrea

Sus unidadesSus unidadesSistema Internacional: Pascal = N/mSistema Internacional: Pascal = N/m²²CGS: baria = dina/cmCGS: baria = dina/cm²²

GUÍA Nº 4EJERCICIO Nº 4 Si la masa de una caja cuadrada es 12 kg y la

presión que ésta ejerce sobre la superficie de una mesa son 120 Pascales, ¿cuál es el área de un lado de la caja? (considere g = 10 (m/s²) )

A) 10 (m²)B) 100 (m²)C) 12 (m²) D) 120 (m²)E) 1 (m²)

E Aplicación

PRESIÓN ATMOSFÉRICA (Po) Presión que ejerce el aire que forma la atmósfera sobre

todos los cuerpos y la superficie.

Po = Peso columna de aire = m·g = Densidad·Vol· g Área Área Área

Finalmente, se tiene

Parámetros que depende la presión atmosférica.

D= Densidad del aire.h = Altura de la columna de aire.g = Aceleración de gravedad.

PPoo = D·h·g = D·h·g

UNIDADES DE (Po)

Sistema Internacional: 1 (atm) = 101.300 (Pascales)Sistema Internacional: 1 (atm) = 101.300 (Pascales) CGS: 1 (atm) =1.013.000 (barias)CGS: 1 (atm) =1.013.000 (barias) Medidas a nivel del mar.Medidas a nivel del mar.

RELACIRELACIÓN ENTRE ALGUNAS UNIDADES DE PRESIÓNÓN ENTRE ALGUNAS UNIDADES DE PRESIÓN

1 (atm) = 760(torr)1 (atm) = 760(torr) 1 (atm) =76 (cm Hg)1 (atm) =76 (cm Hg) 1 (mm Hg) = 133 Pascales1 (mm Hg) = 133 Pascales 1 Pascal = 10 barias1 Pascal = 10 barias1 milibar = 0,76 (mm) de mercurio.1 milibar = 0,76 (mm) de mercurio.

Presión ejercida por un líquido

Esta presión se debe al peso de una columna de líquido sobre una determinada superficie. A cierta profundidad, un líquido ejerce la misma presión contra cualquier superficie.

PPresiresión debida al líquido ón debida al líquido = D·h·g = = D·h·g = · h · h

D= Densidad del líquido.D= Densidad del líquido.h = Profundidad.h = Profundidad.g = Aceleración de gravedad.g = Aceleración de gravedad. = Peso espec= Peso específico.ífico.

BARÓMETRO

Es el instrumento que permite medir la presión atmosférica.

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.

Ecuación fundamental de la hidrostática

Para un cuerpo que está sumergido a una profundidad h, se tiene la siguiente ecuación para la presión.

PresiPresiónón = Presi= Presión atmosférica + D· g · hón atmosférica + D· g · h

DondeDondeD= Densidad del fluido.D= Densidad del fluido.h = Profundidad.h = Profundidad.g = Aceleración de gravedad.g = Aceleración de gravedad.

Presión sobre el nivel del mar

Para un cuerpo que está sobre el nivel del mar, a una altura h, se tiene la siguiente ecuación para la presión

DondeD= Densidad del aire.h = Altura donde se quiere medir la presión.g = Aceleración de gravedad.

PresiPresiónón = Presi= Presión atmosférica - D· g · hón atmosférica - D· g · h

GUÍA Nº 4EJERCICIO Nº 6Una piscina de 10 [m] de profundidad se encuentra llena de

agua. ¿Cuál es la presión, en el fondo, debido únicamente al peso del agua?

A) 300 (kPa)B) 150 (kPa)C) 600 (kPa)D) 200 (kPa)E) 100 (kPa) E

Aplicación

GUÍA Nº 4EJERCICIO Nº 7Para la pregunta anterior. Si sabemos que la presión atmosférica

local vale Po = 76 [cm Hg], ¿cuál es la presión total en el fondo de la piscina?

A) 76 (kPa)B) 176 (kPa)C) 201 (kPa)D) 200 (kPa)E) 101 (kPa) C

Aplicación

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.

GUÍA Nº 4EJERCICIO Nº 8

Supón que en cierta obra los albañiles unieron dos mangueras de distinto diámetro para nivelar los azulejos. Al tener las mangueras diámetros diferentes

A) no se puede realizar la medición.B) en la manguera de mayor diámetro, el agua alcanza mayor

altura. C) no afecta en los niveles de agua, luego alcanzan la misma

altura. D) en la manguera de menor diámetro, el agua alcanza mayor

altura.E) la nivelación es inexacta. C

Comprensión

VASOS COMUNICANTES CON LÍQUIDOS DIFERENTES Con líquidos diferentes, las

alturas de los niveles son inversamente proporcionales a los pesos específicos. A mayor peso específico, menor altura y viceversa.

h1h1 = = 22 h2 h2 11

DondeDondeh1 y h2 alturas respectivas.h1 y h2 alturas respectivas.1 y 1 y 2 pesos espec2 pesos especííficos respectivos.ficos respectivos.

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.

ALGUNAS APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE PASCAL

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

F1F1 = = A1A1 F2 A2F2 A2

DondeDondeF1 y F2 fuerzas respectivas.F1 y F2 fuerzas respectivas.A1 y A2 A1 y A2 ÁreasÁreas respectivas. respectivas.

SÍNTESIS DE LA CLASE

BarómetroBarómetro

Los fluidosLos fluidos

Se clasifican enSe clasifican en

LíquidosLíquidos

GasesGases

Pueden Pueden ejercerejercer

PresiónPresión

Cumpliendo el Cumpliendo el

Principio de Principio de PascalPascal

La atmosférica La atmosférica se puede medirse puede medir

concon

Respuestas de la Guía 04

PREGUNTA ALTERNATIVA HABILIDAD

1 C Aplicación

2 B Análisis

3 A Conocimiento

4 E Aplicación

5 B Análisis

6 E Aplicación

7 C Aplicación

8 C Comprensión

9 A Aplicación

10 B Análisis

11 C Conocimiento

12 A Aplicación

13 B Conocimiento

¿QUÉ APRENDÍ? El concepto de presión, presión

atmosférica y presión ejercida por un fluido.

Comprensión y análisis del principio de Pascal y los vasos comunicantes.

A resolver ejercicios de presión y vasos comunicantes.