CLASE Nº 4

1. CLASE Nº 4 FLUIDOS II

2. MATERIALES NECESARIOS • Guía 04. • Libro de Ciencias /Plan Electivo/ Física/ Capítulo Nº 2. De este capítulo, utilizaremos desde la página 38 hasta la página 51.

3. OBJETIVOS Al término de la unidad usted debe: • Caracterizar y analizar el concepto de presión. • Analizar los vasos comunicantes. • Analizar y comprender el principio de Pascal.

4. PRESIÓN • Fuerza perpendicular que se ejerce por unidad de área. Presión = fuerza perpendicular Área Sus unidades • Sistema Internacional: Pascal = N/m² • CGS: baria = dina/cm²

5. GUÍA Nº 4EJERCICIO Nº 4 Si la masa de una caja cuadrada es 12 kg y la presión que ésta ejerce sobre la superficie de una mesa son 120 Pascales, ¿cuál es el área de un lado de la caja? (considere g = 10 (m/s²) ) A) 10 (m²) B) 100 (m²) C) 12 (m²) D) 120 (m²) E) 1 (m²)

6. PRESIÓN ATMOSFÉRICA (Po) • Presión que ejerce el aire que forma la atmósfera sobre todos los cuerpos y la superficie. Po = Peso columna de aire = m·g = Densidad·Vol· g ÁreaÁrea Área Finalmente, se tiene Parámetros que depende la presión atmosférica. D= Densidad del aire. h = Altura de la columna de aire. g = Aceleración de gravedad. Po = D·h·g

7. UNIDADES DE (Po) • Sistema Internacional: 1 (atm) = 101.300 (Pascales) • CGS: 1 (atm) =1.013.000 (barias) Medidas a nivel del mar. RELACIÓN ENTRE ALGUNAS UNIDADES DE PRESIÓN • 1 (atm) = 760(torr) • 1 (atm) =76 (cm Hg) • 1 (mm Hg) = 133 Pascales • 1 Pascal = 10 barias • 1 milibar = 0,76 (mm) de mercurio.

8. Presión ejercida por un líquido • Esta presión se debe al peso de una columna de líquido sobre una determinada superficie. A cierta profundidad, un líquido ejerce la misma presión contra cualquier superficie. Presión debida al líquido = D·h·g =  · h D= Densidad del líquido. h = Profundidad. g = Aceleración de gravedad.  = Peso específico.

9. BARÓMETRO Es el instrumento que permite medir la presión atmosférica.

10. BARÓMETRO DE TORRICELLI Consiste en un tubo de vidrio,de longitud superior a 76 cm y cerrado por un extremo, que se llena de mercurio y se invierte sobre un recipiente también con mercurio. El mercurio del tubo desciende hasta una altura aproximada de 76 cm. Esta medición fue realizada a nivel del mar.

11. Ecuación fundamental de la hidrostática • Para un cuerpo que está sumergido a una profundidad h, se tiene la siguiente ecuación para la presión. Presión= Presión atmosférica + D· g · h • Donde • D= Densidad del fluido. • h = Profundidad. • g = Aceleración de gravedad.

12. Presión sobre el nivel del mar • Para un cuerpo que está sobre el nivel del mar, a una altura h, se tiene la siguiente ecuación para la presión • Donde D= Densidad del aire. h = Altura donde se quiere medir la presión. g = Aceleración de gravedad. Presión= Presión atmosférica - D· g · h

13. GUÍA Nº 4EJERCICIO Nº 6 Una piscina de 10 [m] de profundidad se encuentra llena de agua. ¿Cuál es la presión, en el fondo, debido únicamente al peso del agua? A) 300 (kPa) B) 150 (kPa) C) 600 (kPa) D) 200 (kPa) E) 100 (kPa)

14. GUÍA Nº 4EJERCICIO Nº 7 Para la pregunta anterior. Si sabemos que la presión atmosférica local vale Po = 76 [cm Hg], ¿cuál es la presión total en el fondo de la piscina? A) 76 (kPa) B) 176 (kPa) C) 201 (kPa) D) 200 (kPa) E) 101 (kPa)

15. VASOS COMUNICANTES • Instrumento compuesto por varios depósitos comunicados en su parte inferior por una base común. Si se vierte un líquido en su interior, alcanza la misma altura en cada uno. Simultáneamente, a la misma profundidad, el líquido registra igual presión.

16. GUÍA Nº 4EJERCICIO Nº 8 Supón que en cierta obra los albañiles unieron dos mangueras de distinto diámetro para nivelar los azulejos. Al tener las mangueras diámetros diferentes A) no se puede realizar la medición. B) en la manguera de mayor diámetro, el agua alcanza mayor altura. C) no afecta en los niveles de agua, luego alcanzan la misma altura. D) en la manguera de menor diámetro, el agua alcanza mayor altura. E) la nivelación es inexacta.

17.   VASOS COMUNICANTES CON LÍQUIDOS DIFERENTES • Con líquidos diferentes, las alturas de los niveles son inversamente proporcionales a los pesos específicos. A mayor peso específico, menor altura y viceversa. h1= 2 h2 1 • Donde • h1 y h2 alturas respectivas. • 1 y 2 pesos específicos respectivos.

18. PRINCIPIO DE PASCAL • La presiónque se ejerce sobre un punto de un fluido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas direcciones.

19. ALGUNAS APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE PASCAL • Entre las aplicaciones, tenemos: los frenos hidráulicos, elevadores hidráulicos, la prensa hidráulica. Esta última se puede utilizar como un verdadero multiplicador de fuerza. • Por igualdad de presiones se tiene F1= A1 F2 A2 • Donde • F1 y F2 fuerzas respectivas. • A1 y A2 Áreas respectivas.

20. Los fluidos Presión Se clasifican en Líquidos Cumpliendo el Pueden ejercer Principio de Pascal Gases Barómetro La atmosférica se puede medir con SÍNTESIS DE LA CLASE

21. Respuestas de la Guía 04

22. ¿QUÉ APRENDÍ? • El concepto de presión, presión atmosférica y presión ejercida por un fluido. • Comprensión y análisis del principio de Pascal y los vasos comunicantes. • A resolver ejercicios de presión y vasos comunicantes.