UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERA DE MINASESCUELA DE INGENIERA DE MINAS

ASIGNATURA: FSICA II

DOCENTE: PROF. LIC. MARCELA ARRUNTEGUI YAMO

INTEGRANTES: 1. Carreo Rivera Jerson2. Lamas Cabrero Edward 3. Ramrez Navarro Cesill Andrs

FECHA: 21 de Julio del 2014

ndice

1.Presin sobre superficies planas4

2.Tensin superficial:6

3.Capilaridad7

Introduccin

Como parte de un aprendizaje completo en este proceso de formacin acadmica, se deben conocer una amplia variedad de conceptos fsicos, los suficientes como para comprender correctamente los fenmenos naturales y aplicarlos en nuestra carrera profesional, es por ello que en esta oportunidad daremos a conocer las definiciones relacionadas con presin sobre superficies planas, tensin superficial y capilaridad.

Como sabemos los lquidos tienen un volumen fijo. Sin embargo, su forma vara (cambia el rea de la superficie que los envuelve): se adaptan al recipiente (ocupando la zona ms baja por gravedad) dejando una superficie libre (no totalmente plana) o adoptan formas especiales: gotas, pompas y burbujas, estas se producen por la tensin superficial que la resistencia que oponen las molculas en la superficie para que ingrese algn cuerpo.

Las fuerzas superficiales (cohesin: lquido-lquido, adhesin: lquido-slido) son responsables de muchos fenmenos con inters biolgico, basadas en los conceptos de tensin superficial y capilaridad. Un ejemplo claro de carcter biolgico es que insectos pueden flotar sobre lagunas.

En este trabajo daremos a dar a conocer estas propiedades de los lquidos para como ya lo dije comprender correctamente los fenmenos naturales y aplicarlos en nuestra carrera profesional.

Objetivos

Objetivo General

Conocer, entender y explicar los conceptos de presin sobre superficies planas, tensin superficial y capilaridad.

Objetivo Especficos

Analizar los casos especficos en cada caso, con el conocimiento de frmulas dadas que sern aplicadas para la resolucin de problemas.

Determinar y aplicar el razonamiento emprico necesario para el reconocimiento en situaciones ideales.

Desarrollo del tema 1. Presin sobre superficies planas

La presin en el seno de un lquido en reposo se ejerce siempre normalmente a la superficie, de tal modo que si tuviramos un vaso que contiene un lquido y hacemos orificios en varios puntos del vaso, el lquido saldra en chorros cuyas direcciones son normales a las paredes (durante un corto trayecto por supuesto) en los puntos de salida (Figura 3).

Figura 3. Depsito cnico al cual se la realizado diferentes perforaciones.Supongamos que una superficie rectangular sumergida en el seno de un lquido, y a la que pondremos en diferentes posiciones con respecto a la superficie libre del lquido.

Figura 4. Superficie plana colocada paralela con respecto a la superficie libre.Primero la supondremos paralela a la superficie libre, sumergida a una profundidad h. La presin en todos los puntos de esa superficie es la misma, es decir, es uniforme. Para calcular el valor de la presin es necesario conocer la profundidad h y el peso especificodel lquido. Llamando A a un punto cualquiera de la superficie en cuestin, tenemos:PA =. h (19)Para calcular la fuerza que obra sobre toda la superficie S (empuje del lquido sobre la superficie), que llamaremos F, tenemos:F =. h . S (20)En la expresin anterior S es la superficie y debe tenerse cuidado de no confundir el empuje con la presin. Si la presin es uniforme sobre una superficie determinada, la resultante de las fuerzas que se estn ejerciendo sobre cada punto es el empuje o fuerza total y pasa por el centro de gravedad de la superficie.F se interpreta diciendo que "cuando la presin es uniforme sobre una superficie plana, el empuje tiene un valor igual a la intensidad de la presin en cualquier punto, multiplicado por la superficie". El empuje queda representado por un vector normal a la superficie, que pasa por el centro de gravedad de sta.Consideremos ahora una superficie pero inclinada con respecto a la superficie libre del lquido. Aqu la presin no es uniforme en todos los puntos de la superficie, sino que va variando siendo menor en A y aumentando hasta B (Figura 5).

Figura 5. Distribucin de las fuerzas debida a una columna de lquido en una superficie plana inclinadaEl empuje debe ser normal a la superficie y ya no pasa por el centro de gravedad de sta sino ms abajo porque la resultante delsistemade fuerzas paralelas formado por las distintas presiones estar cerca de las fuerzas de mayor intensidad. El punto por donde pasa el empuje que el lquido ejerce sobre la superficie se llama "centro de presin".Para que quede determinado el empuje es necesario determinar primero su intensidad y enseguida la localizacin del centro de presin.En la Figura 6 se muestran las proyecciones de cualquier superficie plana AB sujeta a la presinestticade un lquido con superficie libre. La superficie AB hace un ngulo cualquiera con la horizontal; prolongado el plano de esa superficie, intercepta la superficie libre del lquido segn una recta XX mostrada como un punto M en (a).

Figura 6. Superficie plana sumergida en el seno de un lquidoSupongamos que una faja elemental de la superficie tomada paralelamente al eje XX. La presin sobre esta faja es uniforme y a su empuje podemos llamardF. La resultante de lasdFes una fuerza que ya dijimos, cae en el centro de presin; se tiene:

La superficie plana en su interseccin con la superficie libre da una lnea que es interesante considerar:por sustitucin, nos queda...por cierto, quees el momento esttico de la superficie S con respecto al eje XX, por lo tanto:por sustitucin, nos queda...

pero como;; por lo que al sustituir..."El empuje o fuerza de presin sobre la superficie plana, tiene por valor el producto de la presin en el centro de gravedad por la superficie considerada", o sea:Donde:: peso especfico del fluido en el que se encuentra sumergido la superficie libre.: profundidad a la que se encuentra el centro de gravedad de la superficie libre.A: rea de la compuertaLa distancia del centro de gravedad de la superficie al centro de presin se calcula:Donde:Ic : momento de inercia de la superficie respecto al centroideyc: distancia desde el centro de gravedad a la superficie libre en ladireccinde inclinacin de la compuertaA: rea total de la superficie sumergida2. Tensin superficial:Cada molcula de un lquido est rodeada por otras: la atraccin en todas direcciones se compensa en cada punto, excepto en la superficie, donde la resultante es una atraccin neta al interior.El liquido tiende a cohesionarse (no dispersarse) y minimizar su superficie (formar gotas).Para cuantificar esta fuerza de cohesin, consideremos una estructura de alambre con un lado deslizante, en la que se coloca una capa de lquido.El liquido tratara de minimizar la superficie S ejerciendo una fuerza F sobre el lado deslizante que podemos medir. Se observa que: F=2 l donde es la tensin superficial es una propiedad del lquido. F depende de la longitud (l). Se introduce el factor 2 porque hay dos superficies.

3. CapilaridadFuerzas de cohesin y adhesinLas fuerzas atractivas entre las molculas del lquido, causantes de la tensin superficial, se llaman fuerzas de cohesin. Dependen slo de la naturaleza del lquido.Con ellas compiten las fuerzas de adhesin, entre el lquido y el slido con el que est en contacto, dependiendo de la naturaleza de ambos.Su relacin determina la forma de la superficie libre del lquido en las proximidades de una pared slida. Cuando un lquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesin intermolecular entre sus molculas es menor que la adhesin del lquido con el material del tubo; es decir, es un lquido que moja. El lquido sigue subiendo hasta que la tensin superficial es equilibrada por el peso del lquido que llena el tubo. Sin embargo, cuando la cohesin entre las molculas de un lquido es ms potente que la adhesin al capilar, como el caso del mercurio, la tensin superficial hace que el lquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa. ngulo de contacto ngulo que forma la superficie slida con la tangente al superficie lquida en el punto de contacto (pasando por el lquido).

Ley de JurinCuando se introduce un tubo capilar de radio r en un lquido de densidad , ste experimenta un ascenso o descenso tal que la altura del lquido en el capilar est dada por:

Conclusiones El conocimiento adquirido durante este trabajo ha sido necesario para poder aplicar las formulas mencionadas en este, para casos especficos o ideales.

Con este trabajo hemos podido explicar los conceptos con ejemplos sobre los temas propuestos.

Bibliografa Fsica Universitaria Sears, Zemansky, Young, Freedman. Editorial Addison Wesley Longman, IV Edicin.

Fsica Universitaria Sears, Zemansky, Young. Editorial Addison Wesley, VI Edicin.

Fsica Kane, Sternhem. Editorial Revert.

Fsica Serway- Faughn Editorial Pretice Hall, V Edicin.

Fsica para la Ciencia y la Tecnologa Vol. I Mecnica, oscilaciones y ondas, termodinmica.

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