tema 9. fuerzas en fluidos. presión

4º ESO Física y Química

Tema 9. Fuerzas en fluidos. Presión

Cristina Fernández Sánchez www.nikateleco.es - [email protected]

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1. Presión Actividad 1

1.1 Unidades en que se mide la presión Actividad 2

2. Fluidos Actividad 3

3. Presión hidrostática. Ley fundamental de la hidrostática

4. Transmisión de la presión: principio de Pascal

4.1 Principio de vasos comunicantes 4.2 Principio de Pascal 4.3 Prensa hidráulica 4.4 Medición de la densidad de un líquido 5. Fuerza de empuje: Principio de Arquímedes




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1. Presión Pág. 258 del libro

En el lenguaje común es frecuente hablar de la presión atmosférica, de la presión de los neumáticos de un coche o de la presión en el fondo del

mar. Pero, ¿qué es realmente la presión?

Actividad 1

Razona:

Cuando quieres clavar una chincheta en un corcho, ¿por qué lado de la chincheta lo haces? ¿Qué pasará si lo intentas por el otro lado?

Una persona se hunde menos en la nieve si calza botas provistas de esquíes o de raquetas que si no lo están. Aunque en ambos casos pesa lo

mismo, ¿cuál crees que es el motivo?

La presión que ejerce una fuerza de contacto que actúa perpendicularmente sobre una superficie se define como

la fuerza ejercida por unidad de dicha superficie.

𝑷 =𝑭

𝑺

1.1 Unidades en que se mide la presión

Si la fuerza se mide en newtons (𝑁) y la superficie en metro cuadrado (𝑚2) la presión se mide en pascales (𝑃𝑎). Otras relaciones son:

𝟏𝟎𝟏𝟑𝟎𝟎𝑷𝒂 = 𝟏𝒂𝒕𝒎 = 𝟏𝒃𝒂𝒓 = 𝟕𝟔𝟎𝒎𝒎 𝑯𝒈 = 𝟕𝟔𝟎𝒕𝒐𝒓𝒓




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Actividad 2

Completa la siguiente frase: La presión es directamente proporcional a la _____________ e inversamente proporcional a la ______________.

2. Fluidos Pág. 260 del libro

Estados de agregación de la materia:

Sólidos Fluidos

Tienen forma propia: no adquieren

la forma del recipiente que los

contiene

Son sustancias cuyas partículas se pueden deslizar unas sobre otras al estar ligadas por

fuerzas relativamente débiles. Poseen la capacidad de adaptarse al recipiente que los

contiene y carecen de forma propia.

Son incompresibles, es decir, no disminuyen

apenas su volumen cuando son sometidos a

altas presiones.

Líquidos Gases

No se comprimen fácilmente. En

efecto, al aplicarles una presión, su

volumen no disminuye de modo

apreciable.

Los gases se comprimen con

facilidad. Al aplicarles una presión,

se reduce fácilmente su volumen.

Propiedades:

Falta de fluidez

Incompresibilidad

A consecuencia de ellas, tienen forma y

volumen constantes.

Propiedades:

Fluidez

Incompresibilidad

A consecuencia de ellas, su forma es variable

y su volumen constante.

Propiedades:

Fluidez

Compresibilidad

A consecuencia de ellas, tienen forma y

volumen variables.

La hidrostática es la parte de la física que estudia el equilibrio de los líquidos.




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Actividad 3

Recuerda que a mayor atracción entre las partículas, estas tienen menor movilidad. Ordena los estados de agregación de la materia de mayor

a menor intensidad de las fuerzas existentes entre las partículas.

3. Presión hidrostática. Ley fundamental de la hidrostática Pág. 261 del libro

Si la densidad de un fluido viene dada por:

𝑑 =𝑚

𝑉

Y recordando que la fuerza que ejerce un fluido sobre la superficie que lo contiene es el peso:

𝐹 = 𝑝 = 𝑚 · 𝑔 = 𝑑 · 𝑉 · 𝑔 = 𝑑 · 𝑆 · ℎ · 𝑔 → 𝑭 = 𝒅 · 𝑺 · 𝒉 · 𝒈

Definimos presión en un fluido o presión hidrostática en un punto de un líquido como:

𝑃 =𝐹

𝑆=

𝑝

𝑆=

𝑑 · 𝑆 · ℎ · 𝑔

𝑆= 𝑑 · ℎ · 𝑔 → 𝑷 = 𝒅 · 𝒉 · 𝒈

Esta expresión también se conoce como ley fundamental de la hidrostática. Nos permite calcular la presión que hay a una determinada

profundidad en un líquido.




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4. Transmisión de la presión: principio de Pascal

4.1 Principio de vasos comunicantes Pág. 262 del libro

Dos o más recipientes que contengan un mismo líquido y que estén conectados tienen necesariamente la

superficie libre a la misma altura.

4.2 Principio de Pascal

Pág. 267 del libro

La presión aplicada en un punto del líquido se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones en el

interior del líquido.

La transmisión de la presión es consecuencia de la incompresibilidad de los líquidos.

4.3 Prensa hidráulica

Pág. 267 del libro

Para un mismo líquido situado en un recipiente con dos émbolos:

𝑷𝟏 = 𝑷𝟐 → 𝑭𝟏

𝑺𝟏

=𝑭𝟐

𝑺𝟐




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4.4 Medición de la densidad de un líquido

Pág. 263 del libro

Usando un tubo en forma de U podemos calcular la densidad de un líquido conociendo la densidad de otro. Ambos líquidos

deben ser inmiscibles (que no se mezclen) para que quede uno encima de otro. En la imagen:

los puntos E y F, aunque están a la misma altura, no están a la misma presión, porque pertenecen a líquidos

de distinta densidad.

Los puntos A y B sí están a la misma presión, puesto que pertenecen al mismo líquido.

El caso límite está en los puntos C y D, que también están a la misma presión; podemos utilizar estos puntos

para determinar la densidad del líquido desconocido, supongamos 𝑑𝐹′ , usando el Principio de Pascal y la Ley

fundamental de la Hidrostática:

𝑷𝑪 = 𝑷𝑫 → 𝒅𝑭 · 𝒉 · 𝒈 = 𝒅𝑭′ · 𝒉′ · 𝒈 → 𝒅𝑭 · 𝒉 = 𝒅𝑭

′ · 𝒉′ → 𝒅𝑭′ =

𝒅𝑭 · 𝒉′

𝒉

5. Fuerza de empuje: Principio de Arquímedes Pág. 264 del libro

Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza vertical hacia arriba, denominada empuje, 𝐸,

igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo.

𝐸 = 𝑝𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜_𝑑𝑒𝑠𝑎𝑙𝑜𝑗𝑎𝑑𝑜 = 𝑚𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜_𝑑𝑒𝑠𝑎𝑙𝑜𝑗𝑎𝑑𝑜 · 𝑔 → 𝑬 = 𝒅𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐_𝒅𝒆𝒔𝒂𝒍𝒐𝒋𝒂𝒅𝒐 · 𝑽𝒄𝒖𝒆𝒓𝒑𝒐 · 𝒈

Finalmente: 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 (𝒅𝒆𝒍 𝒄𝒖𝒆𝒓𝒑𝒐 𝒔𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐) = 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒓𝒆𝒂𝒍 (𝒅𝒆𝒍 𝒄𝒖𝒆𝒓𝒑𝒐 𝒇𝒖𝒆𝒓𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐) − 𝑬𝒎𝒑𝒖𝒋𝒆

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