ESTTICA DE FLUIDOS

CLASE 3

OBJETIVOS

1. Identificar y describir los fluidos en estado de reposo.

2. Analizar los conceptos de densidad, peso especfico y presin hidrosttica.

3. Reconocer y aplicar el Principio de Pascal y el Principio de Arqumedes.

4. Organizar los conceptos adquiridos a travs de un mapa conceptual.

5. Resolver problemas prcticos sobre hidrosttica, el Principio de Pascal y el Principio de Arqumedes.

TEMARIO CLASE 3

Hidrosttica

Densidad Peso Especfico

Presin Hidrosttica

Variacin de la presin con la altura del fluido

Presin Manomtrica

Principio de Pascal

Principio de Arqumedes

Problemas de aplicacin

Resumen

HIDROSTTICA

Cuando las fuerzas moleculares entre los constituyentes de un cuerpo son muy dbiles, estos pueden resbalar los unos sobre los

otros y decimos que fluyen.

De este principio surge el nombre de fluido que se les da a los lquidos y a los gases.

El estudio de los lquidos en reposo lo realiza la hidrosttica.

El estudio de los gases en reposo lo realiza la neumosttica.

DENSIDAD PESO ESPECFICO

La densidad se define como la masa por unidad de volumen:

El peso especfico se define como el peso por unidad de volumen:

DENSIDAD DE ALGUNOS SLIDOS Y

LQUIDOS

Sustancia Densidad (kg/m3)

Sustancia

Densidad (kg/m3)

Aluminio 2 700 Gasolina 680

Cobre 8 890 Mercurio 13 595

Plomo 11 340 ter 740

Acero 7 800 Alcohol 790

Zinc 7 100 Agua a 4 C 1 000

Vidrio 2 600 Agua a 20 C 998

PRESIN HIDROSTTICA

Cuando un fluido es confinado a un recipiente, ste ejerce una fuerza sobre las paredes del recipiente que lo contiene.

A la fuerza por unidad de rea de superficie se le denomina presin.

EJEMPLO 1

Un tanque rectangular de 1,8 m por 2,4 m est lleno de

gasolina hasta una altura de 2,4 m. La presin en la

superficie de la gasolina es de 1,013 x 105 N/m2. Hallar la

presin sobre el fondo del tanque y la fuerza que soporta.

PRESIN POR LA ALTURA DEL LQUIDO

Dentro de un fluido cualquier punto est sometido a la presin que ejerce el peso de la columna de fluido que se encuentra sobre el.

Este peso es igual al peso especfico por la altura

EJEMPLO 2

h = 2 cm h = 14 cm

En el tubo en U de la figura, la rama de la izquierda se

llena de mercurio mientras que en la rama de la

derecha se vierte un lquido de densidad desconocida.

Hallar la densidad del lquido desconocido.

PRESIN MANOMTRICA

La presin de fluidos encerrados puede medirse utilizando un instrumento llamado manmetro.

La diferencia de presiones entre la atmsfera y el recipiente la seala de diferencia de altura entre los niveles de las dos

superficies de los lquidos

h

P0

= 0 +

EJEMPLO 3

Hallar la presin del fluido encerrado si la altura h es de 15

cm y el lquido de la derecha es mercurio.

PRINCIPIO DE PASCAL

Un cambio de presin aplicado a un lquido encerrado dentro de un recipiente se transmite por igual a todos los puntos del fluido y a las

paredes del recipiente.

EJEMPLO 4

Aplicacin del Principio de Pascal

Prensa Hidrulica:

Hallar la fuerza necesaria para levantar un automvil de 1000

kg, cuando se apoya en un

pistn de 3 m de largo por 2

de ancho, cuando se aplica en

un rea de 10 cm por 10 cm.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido se halla sometido a una fuerza hacia arriba de magnitud igual al peso del

fluido desalojado.

EJEMPLO 5

Qu fraccin de un

iceberg se mantiene sobre

la superficie del ocano?

Tomar la densidad del hielo

900 kg/m3 y la del agua de

mar 1 025 kg/m3.

HISTORIA NO CONTADA DEL PRINCIPIO

DE ARQUMEDES

PROBLEMAS DE APLICACIN CLASE 3

1. Se utiliz un tubo en U para determinar la densidad de un aceite no

miscible con el agua . Se vierte agua en el tubo vertical y luego se

aade el aceite. La superficie libre del agua se halla en la posicin

de los 21,2 cm de la escala; la del aceite en la de 30,2 cm. La

superficie de separacin en los 12,5 cm. Hallar la densidad del

aceite.

2. Un pedazo de metal de forma irregular tiene una densidad de 7,80

g/cm3 y pesa 420 g, al estar totalmente sumergido en nitrobenceno,

que tiene una densidad de 1,20 g/cm3. Hallar el volumen del

pedazo de metal.

3. Una canoa de 50 kg puede desplazar al mximo un volumen de 0,9

m3. Cuntas personas de 85 kg pueden subir a bordo?

PROBLEMAS DE APLICACIN CLASE 3

4. Dos mbolos de una prensa hidrulica tienen dimetros de 30 cm

y 2,5 cm. Qu fuerza ejerce el mbolo mayor cuando sobre el

otro se coloca una masa de 22 kg?

5. Una plataforma flotante de rea A, espesor h y masa 600 kg flota

en agua tranquila con una inmersin de 7 cm. Cuando una

persona sube a la plataforma, la inmersin es de 8,4 cm. Cul es

la masa de esta persona?

6. Para accionar un elevador hidrulico en un garaje se utiliza agua

de la caera cuya presin es de 52x104 N/m2. Si el rea del

mbolo es 0,14 m2 y el rendimiento del 90%. Cul es la carga

mxima que podr elevar?

RESUMEN

La densidad es la masa entre el volumen.

El peso especfico es el peso entre el volumen.

La presin de un fluido es la fuerza entre el rea.

La presin por la altura de un lquido es:

El Principio de Pascal indica que una variacin de presin hace que en todos los puntos del fluido vare de la misma magnitud la

presin.

El Principio de Arqumedes indica que todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido est sometido a una fuerza en

direccin opuesta a su peso igual al peso del volumen del lquido

desalojado.

Gracias por su atencin.