HIDROSTÁTICA I 1.
FLUIDOS
Son sustancias que se deforman continuamente cuando son sometidas a una fuerza tangencial, aun por muy pequeña que esta sea. Pueden dividirse en líquidos y gases. Una de las propiedades más importantes es la ejercer y trasmitir presión en toda dirección. La diferencia entre líquidos y gases son: a) Los líquidos son prácticamente incompresibles, mientras que los gases son compresibles. b) Los líquidos ocupan un volumen definido y tienen superficie libre, adquiriendo la forma del recipiente que los contiene; en cambio los gases no tiene forma ni volumen definido, tratan de ocupar todas las partes del recipiente que los contiene 2.
escalar que mide la masa por unidad de volumen que posee un cuerpo.
PRESIÓN (P)
Es una magnitud tensorial cuyo modulo mide la distribución de una fuerza sobre la superficie en la cual actúa.
m (masa)
V
(volumen)
P A
Unidad: ρ = kg / m3 DENSIDAD RELATIVA (ρ r): Es
la relación entre la densidad de un cuerpo y la densidad de otro que se toma como referencia. Para sólidos y líquidos se toma como referencia la densidad del agua. =
( ) ( )
PESO ESPECÍFICO ( ): se le llama también gravedad específica, es el peso por unidad de volumen de un cuerpo.
W ( Peso Peso )
V (Volumen )
g h
PRESIÓN ABSOLUTA MANOMÉTRICA
Y EXPERIENCIA DE TORRICELLI
La ecuación que relaciona los dos sistemas de medición de presión es: = + LEY FUNDAMENTAL HIDROSTÁTICA
DE
LA
“La diferencia de presiones hidrostáticas
entre dos puntos pertenecientes a un mismo liquido, que se encuentran a diferentes profundidades, es igual al peso especifico del liquido por la diferencia de
Para medir la presión atmosférica E. Torricelli (1644), utilizo un instrumento llamado barómetro, y el valor de la presión atmosférica es: Patm = P0 = 1,013.10 5 Pa Tambien: Patm = 1 atm = 10,33 m de H2O PRINCIPIO DE PASCAL “La
presión
aplicada
a
un
fluido
incompresible encerrado es trasmitida sin disminución alguna a todos los puntos del
profundidad”
fluido y a las paredes del recipiente”.
Relación entre ρ y ɤ:
Aplicación: PRENSA HIDRÁULICA HIDRÁULICA
ɤ=ρg PRESIÓN HIDROSTÁTICA Es la presión que ejerce un líquido sobre cualquier cuerpo sumergido. Esta presión existe debido a la acción de la gravedad sobre el líquido; se caracteriza por actuar en todas las direcciones y por ser perpendicular a la superficie del cuerpo sumergido.
P 2 P 1
g (h2
h1 )
MEDICIÓN DE LA PRESIÓN
Una de las aplicaciones más importantes del principio de Pascal es la Prensa Hidráulica. Es un dispositivo o maquina hidráulica funciona como un “multiplicador de fuerzas”.
MANÓMETRO: Es MANÓMETRO: Es aquel instrumento que se utiliza para medir la presión de un gas encerrado en él. Como todos los puntos pertenecientes a una isobara están sometidos a la misma presión, entonces:
La presión en el punto “A” es:
DENSIDAD ( ): Se llama también densidad absoluta, es una una magnitud
P 1
P gas
P 2
P ATM
l gh
F 1 F 2
A1 A2
h2 h1
PRÁCTICA DIRIGIDA
b )
1. Hallar la densidad de la amalgama de estaño, sabiendo que en ella el peso del mercurio es la cuarta parte del peso del estaño y que las densidades de estos metales son 13,6 g/cm3 y 7,3 g/cm3 respectivamente. (En g/cm 3) A) 5
B) 6,04
C) 7
D) 8,04
A) 9,8.105; 100,26 B) 10; 24
F = 200
100 53°
8 m2
A
B
A) 50 Pa; 20 Pa B) 20 Pa; 10 PA D) 5 Pa; Pa; 10 Pa E) 50 Pa; 10 Pa
C) 0
C) 98; 10
D) 9.105; 15 E) 9,8.104; 100 6. Determinar 6. Determinar la presión en el gas, si la densidad del líquido es 3 g/cm 3
80 cm Líquido
A) 24 KPa D) 94 KPa B) 10
C) 5
D) 2,5
E) 4
4. Si usted trata de contrabandear lingotes de oro llenando su mochila, cuyas dimensiones son de 56 cm x 28 cm x 22 cm, ¿cuál sería su masa?. masa? . Considere: ρ oro = 19,3 g/cm3. A) 567 B) 665,7 C) 700 D) 10 E) 66
B) 62 KPa E) 124 KPa
C) 76 KPa
7. Se 7. Se muestra un vaso que contiene agua y aceite. La densidad de este aceite es de 600 kg/m3. ¿Cuál es la presión hidrostática (en Pa), debido únicamente a los líquidos, en el fondo del vaso? (g =10 m/s2)
A) 0,34; 1,6.104 B) 34; 16 C) 2; 1,6.104 D) 16.104; 34 E) 120; 130 9. 9. El resorte del medidor de presión mostrado en la figura, tiene una constante de fuerza de 1000 N/m, y el embolo tiene un diámetro de 2 cm. Determine la profundidad bajo el nivel del agua en la cual el resorte se comprime /400 m.
A) 2,50 cm D) 1,65 cm
5. Una casa en el fondo de una colina se abastece mediante un tanque lleno de agua de 5.0 m de profundidad, el cual está conectado a la casa por un tubo de 110 m de longitud que forma un ángulo de 60° con la horizontal ( a) Determine la presión manométrica del agua en la casa.
Se adapta una palanca al cilindro pequeño, como se indica. La muestra, que se coloca en el cilindro grande, tiene una área de 4.0 cm2. ¿Cuál es la presión sobre la muestra si se aplican 350 N a la palanca? (En Pa) A) 50.107 B) 1,3.107 C) 44.107 D) 4,4.107 E) 76
11. 11. Si la presión atmosférica es 105 Pa, el fluido 1 es agua y el fluido 2 es mercurio metálico. Determinar aprox. la presión en en A del manómetro mostrado. (En KPa)
Gas
3. 3. Determinar la densidad en g/cm 3 del liquido x (ρHg= 13,6 g/cm3)
A) 20
8. Al 8. Al formular su principio, Pascal mostró de manera contundente cómo la fuerza se multiplica con la presión del fluido. Colocó un tubo delgado y largo de radio r = 0.30 cm verticalmente dentro de un barril de vino de radio R 21 cm (ver figura). Encontró que cuando el barril se llenaba con agua y el tubo se llenaba hasta una altura de 12 m, el barril se rom pía. Calcule a) la masa de fluido en el tubo y b) la fuerza neta que ejerce el agua sobre la tapa del barril justo antes de que éste se rompa. =
E) 8,04
2. Calcular 2. Calcular la presión en cada caso:
4 m2
¿Qué tan alto se elevaría el agua si saliera verticalmente de una tubería rota enfrente de la casa?. Aprox.
A) 600 B) 800 E) Más de 1400
C) 1000
D) 1400
B) 0,62 cm E) 11,6 cm
A) 115 B) 120 C) 125 D) 130 E) 135 12. 12. ¿Cuál es la diferencia en la presión sanguínea (en mmHg) entre la parte superior de la cabeza y la planta de los pies de una persona de 1.70 m que se encuentra de pie? A) 98 B) 106 C) 124 D) 130 E) 132
C) 1,63 cm
10. Una 10. Una prensa hidráulica para compactar muestras de polvo tiene un cilindro grande de 10.0 cm de diámetro y un cilindro pequeño con diámetro de 2.0 cm (figura).
Docente:
Lic. Christian Murga
