Laboratorio de Física Presión Hidrostática

LABORATORIO DE FÍSICA PRESIÓN HIDROSTÁTICA I.

OBJETIVO:   

II.

MATERIAL:      

III.

Estudiar experimentalmente la presión hidrostática. Verifca erifcarr que la presi presión ón hidros hidrostát tática ica en el seno seno de un líquido líquido es directamente proporcional a la proundidad de inmersión. Comprobar que la presión hidrostática en el seno de un líquido es independiente de la dirección a cualquier proundidad proundidad  Tuvo  Tuvo en orma orma de U con con soporte. soporte. Una cubeta de vidrio. Una re!la. "!ua potable. Una sonda de presión con un embudo conectado a un tubo de vidrio. Un plumón.

MARCO TEÓRICO: FLUIDO #e denomina denomina fuido  a un tipo de med medio io conti continuo nuo ormado ormado por al!una al!una sustancia entre cu$as mol%culas sólo ha$ una uer&a de atracción d%bil. 'a propiedad defnitoria es que los (uidos pueden cambiar de orma sin que apare&can en su seno uer&as restitutivas tendentes a recuperar la orma )ori!inal). Un (uido es un con*unto de partículas que se mantienen unidas entre sí  por uer&as cohesivas d%biles $ las paredes de un recipiente recipiente++ el t%rmino en!loba a los líquidos $ los !ases. En el cambio de orma de un (uido la posición que toman sus mol%culas varía ante una uer&a aplicada sobre ellos pues *ustamente (u$en. 'os líquidos toman la orma del recipiente que los alo*a manteniendo su propio volumen mientras que los !ases carecen tanto de volumen como de orma propias. 'as mol%culas no cohesionadas cohesionadas se desli&an en los líquidos $ se mueven con libertad en los !ases. 'os (uidos están conormados por los líquidos $ los !ases siendo los se!undos mucho menos viscosos ,casi (uidos ideales-.

PRESIÓN 'a presión en una pequea re!ión de una superfcie /#0 se defne como la ra&ón de la componente normal ,d1 2- de la uer&a ,d1- al área de dicha re!ión superfcial ,d#-+ esto es3

la

#iendo /40 el án!ulo que orma la dierencial de uer&a ,d1- con la normal a superfcie.

#i el sistema de uer&a que act5a sobre la superfcie /#0 no es uniorme la presión en cada punto de la superfcie es dierente $ se habla de una presión local. #i el sistema de uer&a que act5a sobre la superfcie es uniorme la presión en cada punto de dicha superfcie es la misma sien do 1 la uer&a resultante que act5a en la superfcie. "hora si el sistema de uer&a es uniorme act5a perpendicularmente a la superfcie3

'a presión creada por un líquido se llama presión hidrostática así la presión creada por un líquido de densidad /60 en el punto " situado a una proundidad /h0 por deba*o de la superfcie libre viene dado por3

PROCEDIMIENTO: •

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#e instala el equipo como se muestra en la f!ura. 'lenar de a!ua la cubeta hasta una altura de 78cm. 9arque la cubeta partiendo desde el nivel de a!ua distancia de : ;8;: cm hasta lle!ar al ondo. 'lene el manómetro hasta la mitad con a!ua coloreada. 78cm $ mida en el manómetro las dierencia de altura del a!ua coloreada para cada caso. 'os datos obtenidos anótelos en la si!uiente tabla3

#U#T"2C<"3 "!ua colorante 9edid a

?roundidad h ,cm-

'ecturas en manómetro

el ?resión 9anom%tric a ,pascales-

 A; ,cm-

AB ,cmD.Dpa

?resión absoluta ?abs = @?at

?m

;

B cm

B;. cm

BB.: cm

F;D.Dpa

B

7 cm

B;.G cm

BG.G cm

;F.DBpa

FBF.DBpa

G

D cm

B8. D cm

BG.F cm

GB.GGpa

F7B.GGpa

7

 cm

B8 cm

B7.: cm

77.;7:pa

F:7.;7:pa

: D  

;8cm ;Bcm ;7cm ;Dcm

;F.7cm ;. cm ;.Bcm ;.:cm

B:.Bcm B:.Fcm BD.:cm B.;cm

:D.Fpa 8.DGBpa ;.7BGpa F7.;Dpa

FDD.Fpa F8.DGBpa FF;.7BGpa FF87.;Dpa

F ;8

;cm B8cm

;D.cm ;D.;cm

B.Fcm B.:cm

;8.F;pa ;B;.D77pa

FF;.F;pa FFG;.D77pa

;;

BBcm

;:.:cm

BF.;cm

;GG.7;Dpa

FF7G.7;Dpa

;B ;G

B7cm BDcm

;7.Bcm ;7.Gcm

BF.cm G8.7cm

;:G.8GDpa ;:.F7;pa

FFDG.8GDpa FFD.F7;pa

;7 ;:

Bcm G8cm

;G.cm ;G.7cm

G8.Fcm G;.:cm

;D.:;pa ;.:D;pa

FF.:;pa FF.:D;pa

CUESTIONARIO: ;. Con los datos obtenidos !rafcar p vs h.

PA ;B ;8 

?"

D 7 B 8 8

B

7

D



;8

;B

B. Hedu&ca de la !ráfca anterior la relación matemática entre la variable p $ h. ∆p =tgθ ∆h

Hónde3  Tan!

θ

es la pendiente.

Entonces3 .?B I?; = m , . ?B = m ,

∆h

∆h

-

-@?;

G. #i la relación matemática obtenida en B. Es una relación lineal encuentra la pendiente JKu% ma!nitud ísica representa está pendienteL 'a pendiente es una constante en que nos indica el ritmo que decrece la presión+ en la !ráfca la pendiente seria de D.8F. 7. "plique el m%todo de los mínimos cuadrados $ obten!a la pendiente $ en intercepto con sus errores.

PA ;B ;8 

?"

D 7 B 8 8

B

7

D



;8

;B

:. JKu% se puede afrmar acerca de la uer&a que act5an sobre todas las paredes del recipienteL 'o que se puede afrmar es que las uer&as que act5an en todas las paredes del recipiente obedecen al principio de pascal en que el (uido trasmite la misma uer&a de i!ual modulo en todas las direcciones del recipiente. D. En un determinado nivel JCuál es el valor de la presión en cualquier direcciónL JCómo se puede comprobar con el experimento reali&adoL El valor de la presión en cualquier dirección es la misma solo depende de la altura $a que la presión está dado por3 ?= γ . h  . En el experimento se puede comprobar moviendo en i&quierda o derecha pero estando en la misma altura+ con esto obtendremos que la presión sea la misma en dierentes direcciones pero no en dierentes alturas. . Cuando se introduce la sonda conectada en el lado i&quierdo del manómetro se observa que el líquido manom%trico se mueve hacia arriba en el lado derecho. JCómo se explicaría si en una operación de medición de presiones el líquido se mueva hacia arriba en el lado i&quierdo conectado a la sondaL #i se moviera el líquido a lado i&quierdo hacia arriba en el manómetro entonces la presión del líquido está disminu$endo. . JCuál es la presión en el ondo del recipiente $ cuál es la presión en el nivel del líquido del recipienteL #i el líquido estudiado en a!ua JCuál

será la presión en el ondo de esta misma vasi*a si en ve& de a!ua se emplea otro liquido por e*emplos mercurioL 'a presión del al ondo del recipiente es una presión absoluta $a que es la presión del líquido más la presión atmos%rica $ la presión en el nivel del recipiente solamente es la presión atmos%rica. F. JMasta qu% proundidad puede descender un hombre de tal manera que la presión no le aecteL JCómo explicaría su respuestaL 'a presión atmos%rica $ la presión del a!ua  aecta directamente al cuerpo produciendo embolias. Una persona normal puede resistir a una presión de  atmoseras entonces podemos deducir que3  atmósera = BD: N!OmB ,N! = Nilo!ramo uer&a?resión = ?eso específco ,del a!ua-. "ltura ,h"ltura = ?resión O ?eso específco "ltura = BD: N!OmB O ;8BN!OmG "ltura = 878D metros ;8.JMasta qu% altura puede ascender un hombre de tal manera que la presión no le aecteL JCómo explicaría su respuestaL 'a densidad de aire ;B8: P!OmG a B8 QC entonces si el ser humano soporta una presión de  atmoseras reali&amos el mismo cálculo de la pre!unta F.  atmósera = BD: N!OmB ,N! = Nilo!ramo uer&a?resión = ?eso específco ,del aire a B8RC-. "ltura ,h"ltura = ?resión O ?eso específco "ltura = BD: N!OmB O ;B8: N!OmG "ltura = D :F:.: metros

CONCLUSIONES "l

reali&ar el experimento de presión hidrostática lo!ramos observar que cada ves que aumentamos la proundidad esta hace que aecte la presión aumentándola de orma creciente tal como aparece en la !rafca. 'a presión manom%trica que experimentamos la podemos hallar pasados en la presión hidrostática esta comprende la presión atmos%rica por que esta aectada $ e*erce uer&a sobre el liquido. Con esta práctica iniciamos que en la presión e*erce un líquido sobre el embudo que se encuentra esta in(uenciado por la densidad del mismo $ la

altura de este además entre ma$or altura tendrá ma$or masa tal como comprobamos con el a!ua con colorante.

BIBLIOGRAFIA:

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9ecánica de 1luidos S #hames 1ísica vol; S TiplerS mosca 1isica <