Date post: | 18-Oct-2015 |
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ESTTICA DE FLUIDOS
CLASE 3
OBJETIVOS
1. Identificar y describir los fluidos en estado de reposo.
2. Analizar los conceptos de densidad, peso especfico y presin hidrosttica.
3. Reconocer y aplicar el Principio de Pascal y el Principio de Arqumedes.
4. Organizar los conceptos adquiridos a travs de un mapa conceptual.
5. Resolver problemas prcticos sobre hidrosttica, el Principio de Pascal y el Principio de Arqumedes.
TEMARIO CLASE 3
Hidrosttica
Densidad Peso Especfico
Presin Hidrosttica
Variacin de la presin con la altura del fluido
Presin Manomtrica
Principio de Pascal
Principio de Arqumedes
Problemas de aplicacin
Resumen
HIDROSTTICA
Cuando las fuerzas moleculares entre los constituyentes de un cuerpo son muy dbiles, estos pueden resbalar los unos sobre los
otros y decimos que fluyen.
De este principio surge el nombre de fluido que se les da a los lquidos y a los gases.
El estudio de los lquidos en reposo lo realiza la hidrosttica.
El estudio de los gases en reposo lo realiza la neumosttica.
DENSIDAD PESO ESPECFICO
La densidad se define como la masa por unidad de volumen:
El peso especfico se define como el peso por unidad de volumen:
DENSIDAD DE ALGUNOS SLIDOS Y
LQUIDOS
Sustancia Densidad (kg/m3)
Sustancia
Densidad (kg/m3)
Aluminio 2 700 Gasolina 680
Cobre 8 890 Mercurio 13 595
Plomo 11 340 ter 740
Acero 7 800 Alcohol 790
Zinc 7 100 Agua a 4 C 1 000
Vidrio 2 600 Agua a 20 C 998
PRESIN HIDROSTTICA
Cuando un fluido es confinado a un recipiente, ste ejerce una fuerza sobre las paredes del recipiente que lo contiene.
A la fuerza por unidad de rea de superficie se le denomina presin.
EJEMPLO 1
Un tanque rectangular de 1,8 m por 2,4 m est lleno de
gasolina hasta una altura de 2,4 m. La presin en la
superficie de la gasolina es de 1,013 x 105 N/m2. Hallar la
presin sobre el fondo del tanque y la fuerza que soporta.
PRESIN POR LA ALTURA DEL LQUIDO
Dentro de un fluido cualquier punto est sometido a la presin que ejerce el peso de la columna de fluido que se encuentra sobre el.
Este peso es igual al peso especfico por la altura
EJEMPLO 2
h = 2 cm h = 14 cm
En el tubo en U de la figura, la rama de la izquierda se
llena de mercurio mientras que en la rama de la
derecha se vierte un lquido de densidad desconocida.
Hallar la densidad del lquido desconocido.
PRESIN MANOMTRICA
La presin de fluidos encerrados puede medirse utilizando un instrumento llamado manmetro.
La diferencia de presiones entre la atmsfera y el recipiente la seala de diferencia de altura entre los niveles de las dos
superficies de los lquidos
h
P0
= 0 +
EJEMPLO 3
Hallar la presin del fluido encerrado si la altura h es de 15
cm y el lquido de la derecha es mercurio.
PRINCIPIO DE PASCAL
Un cambio de presin aplicado a un lquido encerrado dentro de un recipiente se transmite por igual a todos los puntos del fluido y a las
paredes del recipiente.
EJEMPLO 4
Aplicacin del Principio de Pascal
Prensa Hidrulica:
Hallar la fuerza necesaria para levantar un automvil de 1000
kg, cuando se apoya en un
pistn de 3 m de largo por 2
de ancho, cuando se aplica en
un rea de 10 cm por 10 cm.
PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
Un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido se halla sometido a una fuerza hacia arriba de magnitud igual al peso del
fluido desalojado.
EJEMPLO 5
Qu fraccin de un
iceberg se mantiene sobre
la superficie del ocano?
Tomar la densidad del hielo
900 kg/m3 y la del agua de
mar 1 025 kg/m3.
HISTORIA NO CONTADA DEL PRINCIPIO
DE ARQUMEDES
PROBLEMAS DE APLICACIN CLASE 3
1. Se utiliz un tubo en U para determinar la densidad de un aceite no
miscible con el agua . Se vierte agua en el tubo vertical y luego se
aade el aceite. La superficie libre del agua se halla en la posicin
de los 21,2 cm de la escala; la del aceite en la de 30,2 cm. La
superficie de separacin en los 12,5 cm. Hallar la densidad del
aceite.
2. Un pedazo de metal de forma irregular tiene una densidad de 7,80
g/cm3 y pesa 420 g, al estar totalmente sumergido en nitrobenceno,
que tiene una densidad de 1,20 g/cm3. Hallar el volumen del
pedazo de metal.
3. Una canoa de 50 kg puede desplazar al mximo un volumen de 0,9
m3. Cuntas personas de 85 kg pueden subir a bordo?
PROBLEMAS DE APLICACIN CLASE 3
4. Dos mbolos de una prensa hidrulica tienen dimetros de 30 cm
y 2,5 cm. Qu fuerza ejerce el mbolo mayor cuando sobre el
otro se coloca una masa de 22 kg?
5. Una plataforma flotante de rea A, espesor h y masa 600 kg flota
en agua tranquila con una inmersin de 7 cm. Cuando una
persona sube a la plataforma, la inmersin es de 8,4 cm. Cul es
la masa de esta persona?
6. Para accionar un elevador hidrulico en un garaje se utiliza agua
de la caera cuya presin es de 52x104 N/m2. Si el rea del
mbolo es 0,14 m2 y el rendimiento del 90%. Cul es la carga
mxima que podr elevar?
RESUMEN
La densidad es la masa entre el volumen.
El peso especfico es el peso entre el volumen.
La presin de un fluido es la fuerza entre el rea.
La presin por la altura de un lquido es:
El Principio de Pascal indica que una variacin de presin hace que en todos los puntos del fluido vare de la misma magnitud la
presin.
El Principio de Arqumedes indica que todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido est sometido a una fuerza en
direccin opuesta a su peso igual al peso del volumen del lquido
desalojado.
Gracias por su atencin.