Estática de Fluidos

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Temario Distintos estados de la materia.

Densidad, densidad relativa y Peso específico.

Definición de presión. Presión absoluta.

Presión en el interior de un fluido en reposo.

Presión atmosférica.

Teorema fundamental de la hidrostática.

Teorema de Pascal.

Medida de la presión atmosférica: Barómetro

Manómetro. Presión manométrica

Teorema de Arquímedes.

Videos recomendados

https://www.youtube.com/watch?v=QiRWrorKIos (introducción)

https://www.youtube.com/watch?v=M5RWKv5up0A (tema completo)

https://www.youtube.com/watch?v=mwwBeDBh_ik (experimentos de ejemplos)

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Densidad

Peso específico

https://www.youtube.com/watch?v=sy1_rVAzZBU (definición de densidad) https://www.youtube.com/watch?v=jyPaO9gd2N0 (definiciones densidades y peso específico,

aplicación al petróleo) https://www.youtube.com/watch?v=P9mMYYq493c (el material más caro del mundo) https://www.youtube.com/watch?v=ArF5H_Ci3Uw (el sólido más liviano del mundo)

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Medición de densidades“Densimetría”

Videos recomendados

https://www.youtube.com/watch?v=ftIlmadC-qY (1 mL = 1 cm3)

https://www.youtube.com/watch?v=BS4EUg1Y4e4

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Presión

Superficie plana y finita de área S

Videos recomendadoshttps://www.youtube.com/watch?v=SFcLbAe1P1w (definición de presión, experiencias)https://www.youtube.com/watch?v=_B73BMWz0a0 (definición y unidades)https://www.youtube.com/watch?v=21TFTDegx4U (truco con un globo)https://www.youtube.com/watch?v=k1d_gzpaaTA (fuente de agua)

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

pa = 1.013 hectoPa

pa

pa

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Presión atmosférica

Videos recomendados

https://www.youtube.com/watch?v=d7xvPQMrMdo (definición, experiencias)

https://www.youtube.com/watch?v=hVBLseIXMnY (Patm y clima)

https://www.youtube.com/watch?v=wgVBtC7r9m4 (¿por qué no nos aplasta la atmósfera?)

https://www.youtube.com/watch?v=AOATkurRT8I (Patm en la Tierra y en otros lugares)

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

https://www.biolaster.com/blogs/hipoxia/2017/02/18/altitud-hipoxia-concentracion-oxigeno/

Altitud, Hipoxia y Concentración de Oxígeno

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Ecuación fundamental de la hidrostática

Videos recomendados

https://www.youtube.com/watch?v=lphGd1wf5aQ (definiciones y Ecuación)

https://www.youtube.com/watch?v=V2b0-YCBWBI (definiciones y Ecuación)

https://www.youtube.com/watch?v=8ZEFTaMGAxc (ejercicios resueltos)

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Experiencia de los vasos comunicantes

Videos recomendados

https://www.youtube.com/watch?v=UVddwlBfWss

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

El líquido siempre alcanza el mismo nivel y los puntos dentro de este líquido que se

encuentran a la misma profundidad h soportan la misma presión.

A, B, C y D son puntos que pertenecen al mismo líquido y están al mismo nivel,

soportarán igual presión. Por lo tanto, se cumple:

PA = PB = PC = PD = liquido . g . h + Patm

• Bajo este principio los albañiles utilizan los extremos de una manguera con H2O para

verificar si el muro construido está nivelado.

• Asimismo, en forma aproximada, el nivel de todos los mares y océanos del mundo son

iguales y se toman como referencia para indicar la altitud de una ciudad o un accidente

geográfico.

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Si se emplean dos líquidos de diferentes densidades y no miscibles, entonces las

alturas serán inversamente proporcionales a las respectivas densidades.

Teniendo en cuenta que

p1 = p2

resulta

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Principio de Pascal

Toda presión que se ejerce a un fluido encerrado

dentro de un recipiente se transmite por igual a

todos los puntos del fluido y a las paredes del

recipiente que lo contiene

Videos recomendados:https://www.youtube.com/watch?v=NiwFPeEl6po

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

p1 = p2 porque la presión interna es la misma para todos lo puntos

F1 / A1 = F2 / A2

F1 . A2 = F2 . A1 como A1 < A2 entonces F2 > F1

Prensa hidráulica

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Ejemplo

Disponemos de dos pistones unidos por una tubería de secciones

S1= 10 mm2 y S2 = 40 mm2. Si necesitamos levantar un objeto con una

fuerza F2= 40 N sobre el pistón segundo. ¿Cuál será la fuerza F1, que

debemos realizar sobre el primer pistón ?

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Barómetro de mercurio: Experiencia de Torricelli

1 atm =

760 mm Hg =

760 torr =

101,3 kPa

1 bar = 100 kPa

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Manómetro de tubo abierto

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Principio de Arquímedes

Videos recomendados

https://www.youtube.com/watch?v=L1nJKUhf3is

https://www.youtube.com/watch?v=rcqFl50n8nk (Biografía)

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta una

fuerza vertical hacia arriba llamada Empuje, que es

igual al peso del líquido desplazado por el cuerpo.

Principio de Arquímedes

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Peso aparente

Ejemplo: si al colgar la piedra del dinamómetro este indica que el peso de la piedra

es de 10 N (a) y al sumergirla en agua (b) indica 8 N, ello se debe a que sobre la

piedra, además de la fuerza de gravedad, está actuando el empuje que ejerce el

agua. El peso de la piedra es 10 N, su peso aparente 8 N y el empuje 2 N

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

En la figura se ilustra un trozo de madera que flota en equilibrio sobre el

agua. ¿Qué parte de él sobresale del agua?

densidad de la madera es 0,42 g/cm3

x = 4,64 cm.

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

El empuje también actúa sobre los cuerpos sumergidos en la atmósfera

Estimar el empuje E que el aire le aplica a una persona cuya masa es m = 60 kg y

suponiendo que su densidad es igual a la del agua. Considera que la densidad del

aire es aire =1,29 kg/m3.Ayuda: Con los datos se puede determinar el volumen de la persona como paso intermedio

(Resultado del volumen Vol = 0,06 m3)

Resultado: Módulo: E = 0,77 N ; dirección y sentido: en la vertical hacia arribaEste resultado demuestra que el empuje que recibe la persona al estar sumergida en la

atmósfera terrestre se puede despreciar si se lo compara con los 600 N de su peso.

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Por ejemplo, un globo lleno de helio, como el que sostiene la persona de la

figura, asciende porque el empuje que el aire le aplica es mayor que su peso,

como ocurre con los globos aerostáticos

https://www.youtube.com/watch?v=Ea-1qrn5Tfwhttps://www.youtube.com/watch?v=ipAjvTHBj6Mhttps://www.youtube.com/watch?v=EfNOcjSGgv8

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme

Experimentos en casa

https://www.youtube.com/watch?v=b02XSKza9eg(lámpara de colores en casa)

https://www.youtube.com/watch?v=ZL30PJ1fF6Q

https://www.youtube.com/watch?v=pc4qf5WeDso

https://www.youtube.com/watch?v=vaVccA8WEC0

https://www.youtube.com/watch?v=YPmbFtF3zBA

Física I – 2020 Teórico 2 Dra. Bibiana Riquelme