HIDROSTÁTICA

ESTUDIO DE LOS FLUíDOS EN REPOSO

DENSIDAD

• RELACIÓN ENTRE LA MASA DE UN CUERPO Y SU VOLUMEN

∀δ = m/V δ = kg/m3

PESO ESPECÍFICO

• Relación entre el peso de un cuerpo y su volumen

Pe = P/V Pe = N/m3

EJERCICIO

• Un tanque cilíndrico de gasolina tiene 3 m de longitud y 1,2 m de diámetro . Cuántos kilogramos de gasolina es capaz de almacenar el tanque?

• DATO: δ gasolina= 680 kg/m3

PARA PENSAR ???

POR QUÉ UNA MUJER QUE USA TACONES PUNTIAGUDOS DAÑA MÁS LOS PISOS QUE CUANDO USA TACONES ANCHOS

PRESIÓN

• La eficiencia de una fuerza depende del área dónde actúa

• Presión es la fuerza normal por unidad de área

• P = F/A • P = N/m2 Pa (PASCALES)

EJERCICIO• Un zapato de fútbol tiene 10 “pupos” cada uno

con una área de 1 cm2 en contacto con el piso. Suponga que, al caminar, hay un instante en que los 10 “pupos” soportan el peso completo de una persona de 180 N. Cuál es la presión ejercida por los pupos sobre el suelo?

• Y si solo entran en contacto con el piso 6 pupos. Cuál es la presión?

• Realice un análisis de los resultados

EXPERIMENTEMOS• EL OBJETIVO DEL EXPERIMENTO ES DEMOSTRAR LA PRESIÓN DE

UN FLUÍDO Y DETERMINANDO LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UN FLUÍDO Y LAS CARACTERÍSTICAS DE LA PRESIÓN DEL FLUIDO.

• CONJUNTAMENTE CON EL EXPERIMENTO HAY QUE ELABORAR EL INFORME QUE DEBE TENER LOS SIGUIENTES PUNTOS:- Datos informativos- Fotografía del experimento y sus partes- Fundamento Teórico- Procedimiento- Demostrar la ecuación de la presión de un fluído- En base al objetivo determinar conclusiones

PRESIÓN DEL FLUIDO

• La fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene siempre actúa en forma perpendicular a las paredes

• Los fluidos ejercen presión en todas direcciones

PRESIÓN DE UN FLUIDO

ENUNCIADO

LA PRESIÓN DE UN FLUIDO EN CUALQUIER PUNTO ES DIRECTAMENTE

PROPORCIONAL A LA DENSIDAD DEL FLUIDO Y A LA PROFUNDIDAD BAJO LA

SUPERFICIE DEL FLUIDO

ECUACIÓNPESO ESPECÍFICO:

Pe = p/V Pe = m.g/V Pe = δ.g

p = Pe.V

p = Pe.A.h

DENSIDAD DEL LÍQUIDOδ= m/V

PRESIÓN:

P = F/A P = p/A P = Pe.A.h/A P= Pe.h

P = δ.g.h

EJERCICIO

• La presión del agua en una casa es 160 N/m2

¿A qué altura debe estar el nivel del agua del recipiente de almacenamiento por encima de la toma de agua de la casa?

DATO: DENSIDAD DEL AGUA= 1 Kg/m3

CONCLUSIONES

• A CUALQUIER PROFUNDIDAD PARTICULAR, LA PRESIÓN DEL FLUIDO ES LA MISMA EN TODAS LAS DIRECCIONES

• LA PRESIÓN DEL FLUIDO ES INDEPENDINTE DE LA FORMA O EL ÁREA DEL RECIPIENTE

PRINCIPIO DE PASCAL

LA PRESIÓN EXTERNA APLICADA A UN FLUIDO CONFINADO SE TRANSMITE A TRAVÉS DEL VOLUMEN DEL LÍQUIDO

PRESIÓN ABSOLUTA = PRESIÓN MANOMÉTRICA + PRESIÓN ATMOSFÉRICA

APLICACIÓNLa presión aplicada al líquido en la columna de la izquierda se transmitirá íntegramente al líquido de la columna de la derecha

Fi/Ai = Fo/Ao

EJERCICIO

• EL ÉMBOLO MÁS PEQUEÑO Y EL MÀS GRANDE DE UNA PRENSA HIDRAÚLICA TIENEN DIAMETROS DE 2 Y 24 cm RESPECTIVAMENTE.

a) ¿Qué fuerza de entrada se requiere para proporcionar una fuerza total de salida de 2000 N al émbolo grande?

b) ¿Qué desplazamiento debe tener el émbolo pequeño para elevar el grande 1 cm

Principio de arquímedes

Un objeto que se encuentra parcial o totalmente sumergido

en un fluido experimenta una fuerza ascendente (empuje)

Igual al peso del fluido desalojado

Experimentación

• ESTUDIAR LAS FUERZAS QUE EJERCE EL FLUIDO SOBRE UN CUERPO SUSPENDIDO EN ÉL.

• DISCO (características)• PRESIÓN A CUALQUIER PROFUNDIDAD: P=ρgh• SI DESEAMOS TENER LA PRESIÓN ABOSLUTA SOBRE UN

FLUIDO DEBEMOS CONSIDERAR TAMBIÉN LA PRESIÓN EXTERNA

• PRESIÓN TOTAL HACIA ABAJO:P1 = Pa + ρgh1

• PRESIÒN EN LA PARTE INFERIOR DEL DISCO:P2 = Pa + ρgh2

• h2 > h1; la presión hacia arriba es mayor • LA FUERZA RESULTANTE VA HACIA ARRIBA• P1 = F1/A ; F1 = P1 A• P2 = F2/A ; F2 = P2 A• FR = F2 – F1• FR = P2A – P1A; FR = A (P2 – P1)• FR = A (Pa + ρgh2 - Pa - ρgh1)• FR = A ρg (h2 – h1)• FR = A ρg H

• E = Vρg • Empuje = peso del fluido desalojado

DEMOSTRACIÓN DEL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

EjercicioUn corcho tiene un volumen de 4cm2 y una densidad de 207 kg/m3. (a) qué volumen del corcho se encuentra bajo la superficie cuando el corcho flota en agua? (b) qué fuerza hacia abajo es necesaria para sumergir el corcho por completo?

NOTAS:EL CORCHO DESPLAZARÁ UN VOLUMEN DE AGUA IGUAL AL DE SU PROPIO PESO

PARA SUMERGIR EL CORCHO SE DEBE EJERCER UNA FUERZA DESCENDENTE, ADEMÁS DEL PESO DEL CORCHO, ESTAS FUERZAS SON IGUAL AL EMPUJE.