Practica #1 Estatica de Los Fluidos

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA – NÚCLEO YARACUY

INSTRUCCIONES GENERALES PARA PARA EL LABORATORIO DE FISICA II

Cada práctica de laboratorio tendrá una una duración de 90 minutos, una vez cada cada 15 días, tratando de hacerlas coincidir, de ser posible, con la culminación de las clases de teoría para cada tema, en total realizaremos 12 experiencias tentativamente. El material con que se trabajará será proporcionado por el estudiante y la institución, en caso de que se extravíe o deteriore por mal uso del alumno será repuesto o liquidado por el mismo. Deberá traer siempre su calculadora. El Trabajo se realizará en grupos de 2 o 3 alumnos dependiendo el caso. REQUISITOS PARA EL ESTUDIANTE

Deberá presentarse puntualmente no hay tolerancia, si llega tarde perderá la oportunidad de llevar a cabo la práctica, lo que corresponde a cero. El estudiante debe leer el material de laboratorio antes de ir a la práctica. Dentro del laboratorio deberá mostrar un comportamiento digno, así como respeto para sus compañeros y el profesor. INFORME

El Informe consta de: Nombre de la práctica, identificación de los integrantes del grupo, objetivo, pequeña introducción, material, datos experimentales, cálculos y gráficas, interpretación de resultados (discusión y análisis de los resultados de 5 a 6 renglones). r englones). EL PRE LABORATORIO Consta de una guía de estudios breve, sobre el tema a tratar, la cual

será evaluada al momento de iniciar la práctica. EL POST LABORATORIO : Es el trabajo desarrollado en la práctica, se reflejara en el informe como cálculos, gráficos, discusión y análisis. EVALUACION

El laboratorio corresponde al 20% de su materia teórica, siempre y cuando tenga en ella una calificación aprobatoria. La interpretación de los resultados es propia de cada grupo y por tanto no puede haber dos informes con interpretaciones iguales, de ser así se anulará la práctica a los involucrados, lo cual equivale a cero. Si no asistes no tienes derecho de entregar el informe. La ponderación de la práctica es: 60% Pre Laboratorio, 40% informe, este incluye: 20% objetivo e introducción, 20% material y datos experimentales, 30% Resultados y 30% interpretación de resultados. Cada practica corresponde al 1,66% de cada 5% en cada corte. La calificación final será el promedio de todas las calificaciones obtenidas.

Ing. César A. González

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PRACTICA 1. ESTATICA DE LOS FLUIDOS Objetivos Determinar la densidad de sólidos a partir del empuje que experimental al ser sumergidos en líquidos de densidad conocida (principio de Arquímedes) Obtener el peso específico específico de diferentes líquidos y comparar los valores obtenidos con los registrados en algunas tablas. Determinar la variación de la presión con la profundidad (principio de Pascal).

Introducción que éste ocupa. Así, La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el v o l u m e n que como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (Kg.) y el volumen en metros cúbicos (m3), la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (Kg. /m3). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0'001 m3, la densidad será de:

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr. /c.c.), de esta forma la densidad del agua será:

Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho más pequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra basta con multiplicar o dividir por mil.

Cuadro 1. Densidad de algunos líquidos Sustancia

Densidad (g/ml)

Agua

1

Vinagre

1.008

Alcohol isopropílico

0.79






Etanol

0.81

Glicerina

1.26

Benceno

0.90

El Peso específico (  ).- Es el peso por unidad de volumen. En el Sistema el Sistema Internacional de Unidades (SI) 3 se lo expresa en newtons en newtons sobre sobre metro cúbico: N/m . En el el Sistema Técnico se mide en kilogramos en kilogramos – 3 fuerza sobre metro cúbico: kgf/m Presión es la fuerza normal por unidad de área, se entiende como que: presión es igual a una fuerza ejercida sobre determinado objeto por una unidad de área, por ejemplo, al pisar el suelo estamos ejerciendo una presión sobre éste. Para calcular la presión se utiliza una fórmula que es:

P=F/A

PRESIÓN DE UN FLUIDO: La presión de un fluido, no es la misma que la que se ejerce sobre un sólido. Se debe destacar que el fluido, dependiendo de donde se encuentre contenido, puede o no cambiar su forma, Esta característica de adaptarse a las formas es propia de los fluidos. Para poder obtener la presión de un fluido es necesario que éste se encuentre contenido en un recipiente, ya que, la presión ejercida en el fluido afectara a todo el contenido y no a una parte de él. El fluido de un recipiente está sometido a mayor presión que el de la superficie esto se debe al peso de líquido que se encuentra arriba. Un objeto solido puede ejercer únicamente una fuerza hacia arriba debido a su peso. A cualquier profundidad en un fluido la presión es la misma en todas las direcciones. La presión del fluido es directamente proporcional a su profundidad y densidad. La presión en el fondo de un recipiente solo es en función de la profundidad del líquido y es la misma en todas las direcciones. Puesto que el área en el fondo es la misma en ambos recipientes, la fuerza total ejercida sobre el fondo de cada uno de ellos también es igual. La fuerza total ejercida en el fondo es como una columna de agua que pesa y por lo tanto ejerce presión MEDICIÓN DE PRESIÓN: Cualquier líquido en un recipiente abierto está sujeto a la presión atmosférica, además de la presión debida a su propio peso, puesto que el líquido es relativamente incompresible. El primero en enunciar este hecho fue el matemático Blas Pascal y se conoce como Ley de Pascal, en general, se enuncia como: Una presión externa aplicada a un fluido contenido se transmite únicamente a través del volumen del líquido. La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión directamente miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta y presión atmosférica. El resultado obtenido se conoce como la presión manométrica. Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica La presión atmosférica al nivel del mar es de 101.3kPa, o, 14.7 lb/in2 con frecuencia se usa una unidad de presión de 1 atmosfera (atm) definida como la presión media que la atmosfera ejerce al nivel del mar,






eleva en el tubo abierto hasta que las presiones se igualan, la diferencia entre los dos niveles de mercurio es una medida de la presión manométrica: la diferencia entre la presión absoluta en la cámara y la presión atmosférica en el extremo abierto. El manómetro se usa con tanta frecuencia en situaciones de laboratorio que la presión atmosférica y otras presiones se expresan a menudo en → centímetros de mercurio o pulgadas de mercurio

En resumen, podemos escribir las siguientes medidas equivalentes de la presión atmosférica: 1atm = 101.30 kPa = 14.7 lb/in2 = 76 cm de mercurio = 30 in de mercurio = 2116 lb/ft2

Principio de Arquímedes Resulta evidente que cada vez que un cuerpo se sumerge en un líquido es empujado de alguna manera por el fluido. A veces esa fuerza es capaz de sacarlo a flote y otras sólo logra provocar una aparente pérdida de peso. Pero, ¿cuál es el origen de esa fuerza de empuje? ¿De qué depende su intensidad? Sabemos que la presión hidrostática aumenta con la profundidad y conocemos también que se manifiesta mediante fuerzas perpendiculares a las superficies sólidas que contacta. Esas fuerzas no sólo se ejercen sobre las paredes del contenedor del líquido sino también sobre las paredes de cualquier cuerpo sumergido en él.

Distribución de las fuerzas sobre un cuerpo sumergido Imaginemos diferentes cuerpos sumergidos en agua y representemos la distribución de fuerzas sobre sus superficies teniendo en cuenta el teorema general de la hidrostática. La simetría de la distribución de las fuerzas permite deducir que la resultante de todas ellas en la dirección horizontal será cero. Pero en la dirección vertical las fuerzas no se compensan: sobre la parte superior de los cuerpos actúa una fuerza neta hacia abajo, mientras que sobre la parte inferior, una fuerza neta hacia arriba. Como la presión crece con la profundidad, resulta más intensa la fuerza sobre la superficie inferior. Concluimos entonces que: sobre el cuerpo actúa una resultante vertical hacia arriba que llamamos empuje.






Consideremos un cuerpo cilíndrico de altura h y donde A es el área de las bases, sumergido en un fluido cuya densidad es ρ. La presión sobre la base superior es P1 y sobre la base inferior es P2. Estas presiones dan lugar a las fuerzas verticales y contrarias F1 = P1 A sobre la base superior y F2 = P2 A hacia arriba ar riba sobre la cara inferior del cilindro. Cuál es el valor de dicho empuje? Del diagrama se obtiene que el modulo de la fuerza resultante (empuje (E)), sobre el cilindro y hacia arriba, viene dado por la ecuación:

Gracias al Teorema Fundamental de la Hidrostática se sabe que la diferencia de presión en las dos superficies viene dada por la ecuación:

En función del peso específico

En función de la densidad






Trabajo de Laboratorio Equipos Piedras pequeñas Trozos de Vela Tacos de madera (pequeños) Anillos irregulares Nota: De preferencia 6 solidos distintos, Es conveniente solidos con peso considerable

Actividad 1: Determinar la Densidad de Sólido Irregulares Procedimiento 1: Aplicando el principio de Arquímedes.   

Colocar en tres vasos de precipitado un volumen conocido de agua. Sumergir las las muestras y medir el volumen desplazado por cada una. Anote los resultados en la cuadro 1.

Cuadro 1. Densidad de sólidos irregulares, obtenida por método analítico (Principio de Arquímedes) Muestra

Masa

Volumen

Densidad

(g)

Desplazado(ml)

por Empuje (g/ml)

Actividad 2: Determinar el peso específico de Sólidos Irregulares Procedimiento: aplicando el principio de Arquímedes.   

Colocar tres vasos de precipitado un volumen volumen conocido de agua. Sumergir las las muestras y medir el volumen desplazado por cada una. Anote los resultados en la cuadro 2.








Cuadro 2. Peso específico de sólidos irregulares, obtenida por método analítico (Principio de Arquímedes) Muestra

Masa (g)

Volumen

Densidad por

Empuje

Peso Específico

Desplazado (ml)

Empuje (g/ml)

(g*cm/seg2)

(N/m3)

Actividad 3: Identificar muestras de Líquidos Desconocidos a partir de su Densidad Procedimiento: 

Tome cinco muestras de líquido desconocido.



Mida la masa y el volumen volumen de cada uno por separado.



Proceda a completar el cuadro 3.

Cuadro 3. Identificación de sustancias líquidas a partir de su densidad. Muestra

Color

Olor

Masa (g)

Volumen (ml)

1 2 3 4 5 Referencias

Densidad

Identidad de

(g/ml)

la Sustancia

Practica #1 Estatica de Los Fluidos

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