HIDROSTATICA

UNIDAD I: HIDROSTATICA

SEMANA: 01

6.1.1 INTRODUCCION:

El término hidrostática se refiere al estudio de los fluidos en reposo. Un fluido es una sustancia que puede escurrir fácilmente y que puede cambiar de forma debido a la acción de pequeñas fuerzas. Por tanto, el término fluido incluye líquidos y los gases.

Los fluidos que existen en la naturaleza siempre presentan una especie de fricción interna o viscosidad que complica un poco el estudio de su movimiento. Sustancia como el agua y el aire presenta muy poco viscosidad (escurren fácilmente), mientras que la miel y la glicerina tienen una viscosidad elevada.

En este tema no abra necesidad de considerar la viscosidad ya que solo veremos los fluidos en reposo, la viscosidad se manifiesta únicamente cuando se mueven o fluyen estas sustancias.

Para el estudio de la hidrostática es indispensable el conocimiento de dos cantidades: La presión y la densidad. Así pues iniciaremos el tema con el análisis de ambos conceptos. La presión (P) de una fuerza sobre un área(A) está dada por: P=F/A

c) Fluido: Para clasificar a los materiales que se encuentran en la naturaleza se pueden utilizar diversos criterios. Desde el punto de vista de la ingeniería, uno de los más interesantes lo constituye aquel que considera el comportamiento de los elementos frente a situaciones especiales. De acuerdo a ello se definen los estados básicos de sólido, plástico, fluidos y plasma. De aquí la de definición que nos interesa es la de fluidos, la cual se clasifica en líquidos y gases.

d) Presión: En física, la presión (símbolo p) es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.

6.1.2. DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO

El término densidad proviene del campo de la física y la química, en los que específicamente alude a la relación que existe entre la masa de una sustancia (o de un cuerpo) y su volumen. Se trata, pues, de una propiedad intrínseca, ya que no depende de la cantidad de sustancia que se considere. Esta propiedad, que habitualmente se expresa en kilogramo por metro cúbico (kg/m3) o gramo por centímetro cúbico (g/cm3), varía en mayor o menor medida en función de la presión y la temperatura, y también con los cambios de estado.

Típicamente, los gases tienen menor densidad que los líquidos por presentar sus partículas menos cohesionadas, y estos a su vez menos que los sólidos. Aunque existen excepciones, por lo general al aumentar la temperatura disminuye la densidad. La densidad antes definida es la densidad absoluta; la densidad relativa es la densidad de una sustancia en relación con otra, la densidad aparente es la que caracteriza a los materiales porosos, como el suelo.

La densidad del agua es de 1 g/cm3; la del plomo, por ejemplo, es bastante mayor: 11,35 g/cm3. Precisamente es por esto que en el lenguaje coloquial, sobre todo entre los jóvenes, se usa el término “denso” (e incluso, “plomo”) para calificar a una persona pesada, cargosa, o a una situación compleja, problemática, se la tilda de “densa” (atmósfera densa, conversación densa, etc.

¿Por qué la densidad es una propiedad física tan importante?

La densidad es una propiedad de la materia que describe cuán compactada está una substancia. Para determinar la densidad, averigua la masa o el peso de la substancia y calcula el volumen que ocupa, luego divide la masa por el volumen. En los círculos científicos, el resultado se expresa en gramos por milímetros para líquidos y, para sólidos, en gramos por centímetros cúbicos.

PESO ESPECÍFICO

Se le llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.

Su expresión de cálculo es:

Siendo,

, el peso específico;

, el peso de la sustancia;

, el volumen de la sustancia;

, la densidad de la sustancia;

, la masa de la sustancia;

, la aceleración de la gravedad

6.1.3. PRESION HIDROSTATICA EN UN PUNTO DE UNA MASA FLUIDA .PRINCIPIO DE PASCAL

Presión hidrostática

Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes, sobre el fondo del recipiente que locontiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación

Presión en un fluido

es la presión termodinámica que interviene en laecuación constitutiva y en la ecuación de movimientodel fluido, en algunos casos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con la presión hidroastática.Todas las presiones representan una medida de la energía potencial por unidad de volumen en un fluido. Para definir con mayor propiedad el concepto de presión en un fluido se distinguen habitualmente varias formas de medir la presión:

Principio de pascal

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un embolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión.

También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidráulicas, en los elevadores hidráulicos y en los frenos hidráulicos.

Aplicación del principio de pascal

El elevador hidráulico de un garaje funciona mediante una prensa hidráulica conectada a una toma de agua de la red urbana que llega a la máquina con una presión de 5 • 105 N/m2. Si el radio del émbolo es de 20 cm y el rendimiento es de un 90 %, determinar cuál es el valor en toneladas de la carga que como máximo puede levantar el elevador. De acuerdo con el principio de Pascal

P1=P2

experimento de la presion

1.objetibos

- fuerza contra la pared de un recipiente

- fuerza contra la base de un recipiente

- aplicaciones

- principio de Arquímedes

- tensión artificial

2.conceptualizacion

- movimiento Brown niand caos

- presión

- presión hidrostática

- caudal

- ecuación fundamental de la hidrostática

- alturas

3. materiales

- 03 botellas descartables

- 02 cañitas

- agua

- 01 regla cuadrada

- 01 clavo o aguja

- 01 cinta métrica

4. observaciones

- hay botellas diferentes

- distintas cantidades de volumen

- dos botellas son de agua mineral

- una botella es de gaseosa

- dos botellas son transparentes y una es de color verde

- las presiones son distintas

- al echar el agua salpica

- después de echar el agua todo se calma

- las cantidades son de diferente tamaño

- las cañitas son de color anaranjado

- el agua no pasa hacia ellas por el aire k esta acumulado en ellas

- las tres botellas son de plástico

- tienen masas iguales

- el agua está a la misma altura

- hay una mesa k las está sosteniendo

- la mesa esta desnivelada

- las botellas tenían cañitas x donde pasaba el agua

- dos botellas tenían un solo agujero

- la botella del centro tenía dos agujeros en la parte interior

6. presión

- conclusiones

- que la botella 1 no alcanza a la botella 2 y la botella 3 porque tiene menor presión

- la botella 2 y la botella 3 tienen la misma presión

7. presión hidrostática

- conclusiones

- en la presión hidrostática las botellas 2y 3 son las que son iguales

- la botella 1 tiene menor presión hidrostática

- las botellas 2 y 3 tienen mayor presión hidrostática

- objetivos

- la presión total de la botella 1 es menor

- las botellas 2 y 3 tienen mayor presión total

- interpretación

- en todos los gráficos la botella 1 es la que tiene menor presión

- las botellas2y3 en todas las gráficas son iguales

8. problemas

1.- calcular la presión en el fondo de un vaso con agua de masa 500g y 50cm de diámetro

P = F/A P = (m.g)/(π.r^2 ) P = (0,5 kg . 9,81 m⁄s^2 )/(3,14 . 0,0625 m^2 )

m envase : 500 g 0.5 kg P = 0,19625 pascal

r = 0,25 0,0625 m^2

2.- en una botella de 625g de masa y con 15cm de altura de la cantidad de agua .¿hallar la presión hidrostática en el fondo de la botella?

n botella = 625 g 0,625 kg

PH= SH20 .g . h

=15cm 0,15m

SEMANA: 02

6.1.4: FUERZA CONTRA UNA PARED Y LA BASE DE UN RECIPIENTE .APLICACIONES

Fuerza Aplicada y la Fuerza de Empuje

Objetivo:

Terminada la lección podrás:

Diferenciar y explicar la fuerza aplicada y fuerza de empuje.

Dar ejemplos de fuerza aplicada.

Exponer ejemplos de fuerza de empuje.

Definición:

La fuerza aplicada es un término

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