FUERZAS Y PRESIONES EN
FLUIDOS
TEMA 4
Fluido
• Líquidos y gases
• Según la teoría cinético molecular:
– Partículas
– Vacío entre ellas
– Movimiento
– Fuerzas despreciables en gases
• Repaso:
– d= m/V
–P=mg
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• LABORATORIO 1
P aire
P agua
• Cálculos:
– P de agua
• m=dV
• P=mg
V desalojado
P de agua
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• CONCLUSIONES LABORATORIO 1
– La variación del peso = peso de agua que desplaza
– El volumen de agua desplazado (desalojado)
coincide con el volumen de la bola
– La bola pesa menos dentro del agua
FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE LA BOLA
• En el aire
• En el agua
E
P
P
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• ENUNCIADO: Todo cuerpo sumergido en un
fluido experimenta un empuje vertical y hacia
arriba igual al peso del líquido desalojado.
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• LABORATORIO 2
• A) Experimento con el huevo de chocolate y
una bola de metal dentro, en agua
P aire
P aparente
Empuje
V agua
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• LABORATORIO 2
• B) Experimento con el huevo de chocolate y
dos bolas de metal dentro, en agua
P aire
P aparente
Empuje
V agua
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• LABORATORIO 2
• C) Experimento con el huevo de chocolate y
dos bolas de metal dentro en alcohol.
P aire
P aparente
Empuje
V alcohol
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• LABORATORIO 2
• CONCLUSIONES:
P aire
P aparente
Empuje
V líquido
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• LABORATORIO 2
• CONCLUSIONES
– Empuje = P aire – P aparente
– Empuje = P del líquido desalojado
– E= P líquido = m líquido g
– E = V desalojado d líquido g
Ejercicios: 1, 2 de la página 90
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• FLOTABILIDAD
• Si P>E se hunde
• Si P=E flota, equilibrio
• Si P<E flota, asciende
E
P
ARQUÍMEDES
• Ἀρχιμήδης
•
287 a. C. Siracusa, Sicilia (Magna Grecia) 212 a. C. Siracusa
•
Matemáticas, física, ingeniería,
astronomía, invención
•
•
•
•
•
Principio de Arquímedes
Tornillo de Arquímedes
Hidrostática
Palanca
El método de los teoremas mecánicos
π
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
• FLOTABILIDAD
• EJEMPLOS: (página 91
del libro)
Globos aerostáticos: con
aire caliente o helio,
volumen desalojado de
aire
Barcos: línea de flotación
que indica el límite de
carga
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Submarinos: inmersión, ascenso
- EJERCICIOS 3, 4, 5, 6 de la página 91
• Ejercicios empuje: 19, 20, 22, 23, 25, 28 de las
páginas 99 y 100.
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• LABORATORIO 3
• A) Introducir un tubo de cristal tapado con
una chapa en el interior de un líquido.
• La fuerza que ejerce el agua sobre la chapa es perpendicular a la chapa
(no se cae)
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• LABORATORIO 3
• B) Añadir agua en el interior del tubo a distintas
alturas hasta que se suelte la chapa.
• Cuanto más profundo está el tubo más cantidad de agua hay que añadir
para que se suelte la chapa. La chapa se suelta cuando el peso del agua
añadida es igual a la fuerza que el agua del recipiente ejerce sobre la
chapa (nivel del agua dentro del tubo coincide con la superficie).
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• LABORATORIO 3
• CONCLUSIONES:
• - Un cuerpo sumergido en un fluido está
sometido a una fuerza que actúa en cualquier
dirección perpendicular al cuerpo.
• - El valor de la fuerza será mayor cuanto
mayor es la profundidad a la que se
encuentra.
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• PRESIÓN
• Dibujos de la página 93
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• PRESIÓN
• ¿De qué depende?
– Fuerza
– Superficie
• ¿Qué relación hay?
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• PRESIÓN
• Definición: fuerza que se ejerce por unidad de
superficie.
• P= F/S
• Unidades: N/ m2 = Pa (Pascales)
• (1atm = 101325 Pa)
• Ejercicios: 32, 34, 35, 36, 38 de la página 101.
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• PRESIÓN HIDROSTÁTICA: a la que está
sometido un objeto en el interior de un
líquido.
• Depende: fuerza del líquido, superficie del
objeto
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• PRESIÓN HIDROSTÁTICA • P= peso del líquido que hay sobre
el objeto/ S objeto
• Peso líquido = m líquido g=
d líquidoV líquidog= d líquido S h g
• P= d líquido S h g / S
• P = d líquido h g
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• PRINCIPIO
FUNDAMENTAL DE LA
HIDROSTÁTICA
• La variación de presión
entre dos puntos es:
• PA- PB = dlíquido g hA –
d líquido g hB
• PA- PB = dlíquido g (hA- hB)
B
A
A
• Si hA = hB, PA = PB
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• LABORATORIO 4
• Vasos comunicantes
• Conclusión:
• El líquido llega a la misma
altura. La presión es la
misma.
• Aplicación:
• Medir el nivel de líquido
que hay en el interior de un
tanque de gasolina, vino,
etc.
FUERZAS EN EL INTERIOR DE FLUIDOS
• LABORATORIO 5
• Vasos comunicantes con
líquidos inmiscibles
• Con agua y aceite
• Con agua
Distinto nivel
PA = PB
Igual nivel
d aceite g hA = d agua g hB
• Ejercicio 7 página 94
• Ejercicios 33, 39, 40, 48 y 51 de las páginas
101, 102 y 103
PRESIÓN EN LOS GASES
• PRESIÓN ATMOSFÉRICA
• Se ejerce en todas las
direcciones, igual que
en los líquidos
• Pero varía la densidad
del aire
PRESIÓN EN LOS GASES
• EXPERIMENTO DE TORRICELLI
• Resultados del experimento de Torricelli:
• 1atm = 760 mm de mercurio
• P= d mercurio g h mercurio=
13600 Kg/m3 9,8 m/s2 0,76 m = 101 325 Pa
Ejercicio 10 de la página 96
Evangelista Torricelli
• Faenza, Italia, 15 de
octubre 1608 - Florencia,
Italia, 25 de octubre1647
• Físico y matemático
• En 1643 realizó el descubrimiento
que lo haría pasar a la posteridad:
el principio del barómetro, que
demostraba la existencia de
la presión atmosférica, principio
confirmado posteriomente
por Pascal realizando mediciones
a distinta altura.
• Realizó mejoras en el telescopio y
el microscopio, fabricó sus lentes
INSTRUMENTOS PARA MEDIR
PRESIONES EN GASES:
• MANÓMETROS:
• BARÓMETROS: presión
atmosférica
PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y ALTITUD
• P = d aire h g
• P mar > P montaña
• Depende h y la
densidad varía
• Ejercicios 55 y 56 de la página 103
y 104
PROPAGACIÓN DE LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS
• BOTELLA DE PASCAL
• (página 97)
• Con agua
• Con aire
PROPAGACIÓN DE LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS
• PRINCIPIO DE PASCAL: la presión ejercida en
un punto de un líquido se transmite
integramente a todos los puntos del mismo.
APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE PASCAL
• FRENOS HIDRAÚLICOS
• PRENSA HIDRAÚLICA
• P1 = P2, F 1
F2

S1
S2
• Ejercicio 61 página 104
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FUERZAS Y PRESIONES EN FLUIDOS - E