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FISICA – Unidade 3 Los líquidos em equilíbrio tiene propriedades Unas de esas propiedades es la relacionada con la presión en el seno de los líquidos. Todo liquido en reposo ejerce siempre una presión. PRESION Dada una fuerza F que actúa en forma perpendicular a una superficie de área A, se llama presión p a la fuerza ejercida por unidad de área Un mismo cuerpo puede ejercer diferentes presiones, dependiendo de la superficie sobre la que se apoya. Si bien el peso del ladrillo no cambia (la fuerza ejercida es siempre la misma), el área que está en contacto con el suelo sí puede variar, y por lo tanto, la presión también. Si la fuerza se mantiene constante, la presión disminuye a medida que aumenta el área. Caso contrario, la presión aumenta a medida que disminuye el área. Ej. Cuando se usan tacos altos, se disminuye la superficie de contacto y por ello aumenta la presión, causando que la persona se hunda, por ejemplo, en la arena. En cambio, si los zapatos son de plantilla completamente plana, la superficie de contacto aumenta, haciendo que la presión disminuya y la persona no se hunde. Si en cambio se mantiene constante el área, la presión aumenta cuando aumenta la fuerza y disminuye cuando disminuye la fuerza. https://brasilescola.uol.com.br/fisica/pre ssao.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/pressao.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/pressao.htm Define como la acción del peso del aire que rodea a la Tierra sobre la superficie de la misma. A esto se debe que, al ascender en una montaña, la presión disminuye, ya que el peso de la columna de aire que actúa sobre nuestra cabeza también disminuyó. Pero si desciendes cada vez más, la presión aumenta puesto que el peso de la columna de aire también lo hace. 1 atm = 760 mm de Hg = 1013,24 hPa = 101 324 Pa Densidad de un material es un numero relacionado con la cantidad de materia contenida en una región limitada de espacio. cuadro con las densidades de algunos de los materiales más utilizados. SUSTANCIA DENSIDAD (𝑔𝑐𝑚3 ) Aire 0,0013 Corcho 0,24 Hielo 0,92 Aceite 0,88 Agua dulce 1 Agua de mar 1,03 Hierro 7,8 Plata 10,5 Oro 19,3 Mercurio 13,6 Alcohol 0,8 https://quimicagabrielpelotas.we bnode.page/conteudo-de- quimica/densidade/ https://quimicagabrielpelotas.webnode.page/conteudo-de-quimica/densidade/ https://quimicagabrielpelotas.webnode.page/conteudo-de-quimica/densidade/ https://quimicagabrielpelotas.webnode.page/conteudo-de-quimica/densidade/ Así como la densidad puede identificar un material a partir de la proporcionalidad entre la masa y el volumen de cualquier cuerpo de dicha materia. Se denomina peso específico de una sustancia al peso de dicha sustancia por cada unidad de volumen que ocupa… Pe = 𝑷 𝑽 se mide el peso específico es el N/m3. Toda sustancia que no mantiene forma específica como los cuerpos sólidos. Los líquidos tienen volumen propio, pero no forma definida, ya que pueden adaptarse al recipiente que los contiene. Los gases, además de no tener forma definida, tampoco tienen volumen propio, ya que pueden expandir sus moléculas para llenar el espacio. Características de los fluidos Un fluido es una sustancia que puede fluir o derramarse. Una diferencia importantísima entre sólidos y fluidos es el hecho de que un sólido transmite fuerzas, mientras que un fluido transmite presiones. Presión Hidrostática Cuando se coloca un líquido en algún recipiente, este ejerce presión sobre las paredes, el fondo y sobre cualquier punto interior. Cuando o liquido esta en reposo, esta presión denomina Presión hidrostática. Si un objeto está sumergido en un líquido, la gravedad y el peso específico de este no varían, por lo que la presión que el líquido ejerza sobre dicho objeto dependerá únicamente de la profundidad a la que se encuentra el objeto. Es decir: P = δ x g x h donde p es la presión hidrostática δ es la densidad, g es la aceleración de la gravedad y h es la altura. Además, recordemos que δ x g = Pe; por lo tanto, la fórmula también se puede escribir como: P = Pe x h Teorema Fundamental de la PB- PA= Pe x (hB-hA) Considerando dos puntos A y B dentro de un mismo líquido, las respectivas presiones hidrostáticas serán PA = δ x g x hA y PB = δ x g x hB; por lo tanto, la diferencia de presión entre ambos puntos será: PB – PA = δ x g x hA - δ x g x hB = δ x g x (hB – hA) = Pe x (hB – hA) La presión aplicada a un fluido en un recipiente se transmite íntegramente a todas las partes del fluido y a las paredes de dicho recipiente. Esta ley sostiene que al aumentar la presión en una región del fluido, este aumento es igual en cualquier otra zona del mismo. La aplicación más común de este principio es la prensa hidráulica, y en general, cualquier dispositivo hidráulico. Es una máquina que consta de dos recipientes cilíndricos comunicados entre sí, y un émbolo o pistón en cada recipiente. Uno de los émbolos tiene mayor sección que el otro y el líquido que contienen es usualmente aceite. Al ejercer una presión sobre uno de los émbolos, la variación de presión se transmite a todo el líquido. En el equilibrio, la presión sobre el líquido en cada émbolo tiene el mismo valor. Es decir que: P1 = P2. Como, además P = F/A, donde F es la fuerza ejercida y A es el área del émbolo, se obtiene la condición de equilibrio de la prensa hidráulica, cuya expresión matemática es: 𝑭𝟏 = 𝑭𝟐 𝒂𝟏 𝒂𝟐 Todo cuerpo sumergido en un líquido parece pesar menos. Este menor peso aparente dentro de un líquido se debe a la existencia de una fuerza de flotación o empuje, fuerza neta vertical y con sentido hacia arriba que el líquido ejerce sobre los objetos sumergidos en él. Como ejemplos, nos sumergimos en una piscina. Dicho fenómeno fue descubierto, estudiado y enunciado por Arquímedes (S III a. C), en el famoso principio que lleva su nombre… “Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado”. Es decir: E = P líquido desalojado Como P = Pe x V, entonces: E = Pe x V líquido desalojado Pero como el volumen de líquido desalojado coincide con el volumen sumergido total o parcialmente, la ecuación quedará: E = Pe x Vsumergido Además, Pe = δ x g, entonces: E = δ x g x Vsumergido En consecuencia, el empuje dependerá de la densidad del líquido, y del volumen sumergido (también de la gravedad, pero ésta puede considerarse constante). El peso de un cuerpo dependerá de la densidad del mismo, pero esto no influya en el cálculo del empuje, en cual debe ser calculado independientemente con la densidad del líquido, y luego comparado con el peso del cuerpo. Para que un cuerpo flote en un determinado líquido, el empuje debe ser igual al peso del cuerpo. Si el peso es mayor, el cuerpo se hundirá. PESO APARENTE Cuando nos sumergimos en el mar o en una piscina, tenemos la sensación de “ser más livianos”. Ahora bien, tengamos en cuenta que el peso de un objeto no varía, sino que al estar sumergido experimenta un empuje hacia arriba, y en consecuencia posee un peso aparente, que será igual al peso real menos el empuje. Es decir: P´ = P – E HIDRODINAMICA Estada los fluidos en movimiento. Para que se produzca este movimiento, es necesario que existe una diferencia de presiones entre dos zonas de dicho fluido. Dada una corriente de fluido, se denomina caudal de corriente (C), al cociente entre el volumen del líquido que atraviesa el área de una sección transversal, A, del conducto y el tiempo que tarda en atravesarla. La expresión matemática es C = 𝑽 Δ𝒕 El caudal indica numéricamente el volumen del líquido que atraviesa el área de la sección del conductor por cada unidad de tiempo. Donde C es caudal, A es área de la sección transversal del conductor y v es la velocidad. C = A x v PRESION HIDRODINAMICA La presión dinámica o presión hidrodinámica es la presión del fluido debido a su movimiento, y depende de su velocidad, y de la densidad del fluido. P = ½ x δ x v2 TEOREMA DE BERNOULLI El movimiento del fluido no experimenta variación alguna con el paso de tiempo, es decir, que si en un instante dado, por un punto pasa una partícula de fluido con una velocidad(v) y una aceleración (a), todas las partículas que posteriormente pasen por dicho punto lo harán con esa misma velocidad y aceleración. El Teorema de Bernoulli sostiene que, en un flujo de régimen estacionario: “La diferencia de presión hidrodinámica entre dos puntos de un fluido en movimiento estacionario, separados por un desnivel (h), es igual al producto de dicho desnivel por el peso específico del líquido”. Es decir: P1 – P2 = Pe x h
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