●INSTITUCION EDUCATIVA●NUESTRA SEÑORA DEL CARMEN

●ASIGNATURA: FISICA DE 11º

●HIDROMECANICA

●DOCENTE: PEDRO SERRANO

●¿Qué es la hidromecánica?.●¿Qué son los fluidos?.●¿Qué características tiene el agua en estado líquido?●¿Qué es la presión? ●¿Existirá presión en el agua? ●¿Por qué los cuerpos flotan en el agua?

Aquí tienes unas preguntas, que deberás comentar con tus compañeros

La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos (que a su vez es una rama de la física) que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que los provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita.

HIDROMECANICA

¡Vamos, tenemos mucho que aprender…

RAMAS DE LA HIDROMECANICA

HIDROSTATICA

FLUIDO: LIQUIDO O GAS QUE PUEDE FLUIR A TRAVES DE ALGUN MEDIO PARA SER ALMACENADO O DESPLAZADO

DEBES INVESTIGAR Y ESTUDIAR ESTOS TEMAS

●PRINCIPIO DE PASCAL (APLICACIONES)●PRINCIPIO DE ARQUIMEDES (APLICACIONES)●DENSIDAD

DEBES INVESTIGAR Y ESTUDIAR ESTOS TEMAS

●1. presión●2. presión atmosférica●3. presión hidrostática●4. presión hidrostática total

PRINCIPIO DE PASCALLa presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

PRENSA HIDRAULICALa prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de Pascal y también un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente sección comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite. Dos émbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estén en contacto con el líquido. Cuando sobre el émbolo de menor sección S1 se ejerce una fuerza F1 la presión p1 que se origina en el líquido en contacto con él se transmite íntegramente y de forma casi instantánea a todo el resto del líquido.

m2= 630 Kg R2 = 75 cmm1= 630 Kg R1 = 75 cm

EJERCICIOS1. Se desea elevar un cuerpo de 1000 kg utilizando

una elevadora hidráulica de plato grande circular de 50 cm de radio y plato pequeño circular de 8 cm de radio, calcula cuánta fuerza hay que hacer en el émbolo pequeño.

2.Calcula la fuerza obtenida en el émbolo mayor de una prensa hidráulica si en el menor se hacen 5 N y los émbolos circulares tienen triple radio uno del otro.

3.Sobre el plato menor de la prensa anterior se coloca una masa de 6 kg, calcula qué masa se podría levantar colocada en el plato mayor.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:

Donde E es el empuje , ρf es la densidad del fluido, V el «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar.

1. Una bola de acero de 5 cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje que sufre y la fuerza resultante. Datos: Densidad del acero 7,9 g/cm3

2.Un cubo de madera de 10 cm de arista se sumerge en agua, calcula la fuerza resultante sobre el bloque y el porcentaje que permanecerá emergido una vez esté a flote. Datos: densidad de la madera 700 kg/m3

3.Se desea calcular la densidad de una pieza metálica, para ello se pesa en el aire dando un peso de 19 N y a continuación se pesa sumergida en agua dando un peso aparente de 17 N. calcula la densidad del metal.

4.Un objeto de 5 kg se mete en el agua y se hunde siendo su peso aparente en ella de 30 N, calcula el empuje, su volumen y su densidad.

5.Una pieza de 50 g y un volumen de 25 mL, pesa sumergida en un líquido 0,2 N, calcula la densidad del líquido.

EJERCICIOS

6. Calcula el volumen que se encuentra sumergido en un barco de 10000 toneladas si la densidad del agua del mar es 1030 kg/m3

DENSIDAD La densidad es una de las propiedades más

habituales y útiles en el estudio de los fluidos: relaciona la masa de una porción de fluido y el volumen que esta porción ocupa

Se expresa como: r = m / v

Sus unidades son: g / cm3 = g / mL kg / L = 1000 kg / m3

lb / pie3

Aire 1,29Aluminio 2 700

Helio 0,18Cobre 8 920

Hidrógeno 0,09Hierro 7 860

Agua dulce 1 000Plomo 11 300

Hielo 917Oro 19 300

Agua salada 1 030Mercurio 13 600

Alcohol 806Madera 373

Densidades de algunas substancias (kg/m3)

EJERCICIOSCalcular la densidad en g/cm ³ de:

a) granito, si una pieza rectangular de 0,05 m x 0,1 m x 23 cm, tiene una masa de 3,22 Kk

b) leche, si 2 litros tienen una masa de 2,06 kg.

c) cemento, si una pieza rectangular de 2 cm x 2 cm x 9 cm, tiene una masa de 108 g.

d) nafta, si 9 litros tienen una masa de 6.120 g.

e) Marfil, si una pieza rectangular de 23 cm x 15 cm x 15,5 cm, tienen una masa de 10,22 kg.

Calcular la masa de:a) 6,96 cm ³ de cromato de amónio y magnesio si la densidad es de 1,84 g/cm ³.

b) 86 cm ³ de fosfato de bismuto si la densidad es de 6,32 g/cm ³.

c) 253 mm ³ de oro si la densidad es de 19,3 g/cm ³.

d) 1 m ³ de nitrógeno si la densidad es de 1,25 g/l.

e) 3,02 cm ³de bismuto si la densidad es de 9,8 g/cm ³

f) 610 cm ³ de perclorato de bario si la densidad es de 2,74 g/cm ³.

g) 3,28 cm ³ de antimonio si la densidad es de 6,7 g/cm ³.

Calcular el volumen de:a) 3,37 g de cloruro de calcio si la densidad es de 2,15 g/cm ³.b) 40,5 g de silicato de cromo si la densidad es de 5,5 g/cm ³.c) 2,13 kg de estaño si la densidad es de 7,28 g/cm ³.d) 12,5 g de hierro si la densidad es de 7,87 g/cm ³.e) 706 g de sulfato de cerio si la densidad es de 3,17 g/cm ³.f) 32,9 g de magnesio si la densidad es de 1,74 g/cm ³.4) La densidad del azúcar es 1590 kg/m ³, calcularla en g/cm ³.

presión●La presión de los fluidos se transmite por igual en todas las direcciones●La fuerza ejercida por un piston es igual al producto del area efectiva por la presión del aire

● PRESION = FUERZA/AREA

●PRESION=DENSIDADxGRAVEDADxALTURA

●Por tanto si la presión suministrada es constante, a mayor diámetro D del cilindro mayor fuerza F para el trabajo

D mm

P bar

F

Unidades de Presión●1 Pascal = 1 N / m2 ●1 bar = 100000 Pascal ●1 bar = 10 N / cm2

●Si se usan libras por pulgada cuadrada (psi)

1 psi = 68.95 mbar14.5 psi = 1bar

Unidades de Presión●1 bar = 100000 N/m2

●1 bar = 100 kPa●1 bar = 14.50 psi (100 psi = 6.9 bar)●1 bar = 10197 kgf/m2

●1 mm Hg = 1.334 mbar aprox. ●1 mm H2O = 0.0979 mbar aprox.

●1/10 bar (10,000 Pa) es aprox. lo más fuerte que una persona promedio puede soplar

Presión atmosférica

●Debida al peso del aire encima nuestro●Disminuye si ● subimos una montaña●Aumenta si ● bajamos a una mina●También varia por condiciones del clima

Presión atmosférica

●La presión absoluta son 1.01325 bars

1013.25 mbar

PRESION HIDROSTATICA

●Consideremos un volumen de liquido de masa M y área A.

● P = d.g.h

● P = r.h●La presión dentro de un líquido depende de la profundidad y de la densidad del líquido.

PRESION HIDROSTATICA

●“En todo punto del interior de un liquido hay presiones en todas direcciones y en todos los sentidos”

TEOREMA FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTÁTICA

● PA = d.g.hA y PB = d.g.hB

● PA – PB = d.g.(hA – hB)

●“La diferencia de Presiones entre 2 puntos de un mismo líquido es igual al producto entre el Peso Específico del líquido y la diferencia de niveles”

●La presión hidrostática total en A será:●

●PA = Phidrostatica+ Patmosferica●

● PA = d.g.hA + P0

VASOS COMUNICANTES●La presión hidrostática no depende de la forma del recipiente.●Como la presión solo depende de d y de h, la presión a cierto nivel de profundidad en cualquiera de los recipientes es la misma.

www.matfiscolcarmen.blogspot.com

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