Física II BLOQUE II1

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Física II. Bloque II. Introducción a la mecánica de los fluidos. MECE. José Mendoza Lechuga 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Física II. Bloque II. Introducción a la mecánica de los fluidos. MECE. José Mendoza Lechuga 
BLOQUE II. INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE LOS FLUIDOS 
Propiedades de líquidos y gases. 
 
Estados de agregación de la materia. 
 
En la naturaleza se encuentra la materia presente en diversos estados de agregación, es decir en diversas 
formas; toda materia existe en estados físicos como son: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Estos dependen de 
las condiciones de temperatura y presión a la que la materia es sometida. 
 
Los productos de uso cotidiano como jabón, champú, comida, envases, ropa, gas propano, agua, etc. Todos 
ellos se encuentran en estados físicos diferentes que pueden ser: sólido, líquido y gaseoso. Para identificar 
cada uno de ellos mencionaremos sus características. 
Sólido. Posee volumen y forma definida, debido a que sus moléculas están estrechamente unidas, su fuerza 
de cohesión es muy grande e impide el movimiento de las moléculas. Ejemplo: hielo, vidrio, metal, pared, etc. 
Líquido. Presenta volumen definido, pero adopta la forma del recipiente que lo contiene, la fuerza de cohesión 
de sus moléculas es intermedia. Ejemplo: soda, agua, etc. 
Gaseoso. No presenta volumen, ni forma definida, es compresible, las fuerzas de repulsión son muy grandes y 
la fuerza de cohesión de sus moléculas es nula, la energía cinética es elevada por lo que el gas tiende a ocupar 
todo el volumen del recipiente que lo contiene. Ejemplo: aire, esmog, etc. 
Plasma. Es el cuarto estado de la materia, es el más abundante en el universo, pero no en la Tierra. Se 
caracteriza por ser una masa gaseosa ionizada, como consecuencia de las elevadas temperaturas. Ejemplo: 
las estrellas, el Sol y el fuego. 
 
 
Física II. Bloque II. Introducción a la mecánica de los fluidos. MECE. José Mendoza Lechuga 
 
 
 
Las propiedades generales de la materia dependen de la cantidad de materia porque en base a ésta se miden; 
un ejemplo es el peso (la dependencia del peso es directamente a la masa que contiene la materia). 
 
Las propiedades específicas son independientes de la cantidad de materia, pues a pesar de la cantidad que 
sea, siempre será la misma, un ejemplo muy importante es la densidad (densidad es igual a masa sobre 
volumen). Aparentemente se podría decir que depende de la cantidad de materia, pero no es así, ya que 
depende de la relación de dos cantidades que cambian proporcionalmente entre sí; es decir, que si cambia la 
masa, cambia el volumen y la densidad permanece constante. 
 
 
Física II. Bloque II. Introducción a la mecánica de los fluidos. MECE. José Mendoza Lechuga 
El término fluido se utiliza para designar a las sustancias que tienen la capacidad de fluir o escurrir y que tienen 
la característica común de adquirir la forma del recipiente que los contiene; es decir, toda sustancia que está en 
estado líquido o gaseoso es un fluido. 
La rama de la física que estudia los fluidos es la hidráulica; la cual se subdivide en otras dos: la hidrostática y 
la hidrodinámica. 
La hidrostática estudia las propiedades de los fluidos que están en reposo. 
La hidrodinámica estudia las propiedades de los fluidos que están en movimiento. 
Al conocer el comportamiento de los fluidos, mejoramos el conocimiento sobre nosotros mismos y nuestra 
interacción con el mundo que nos rodea. El cuerpo humano es un sistema dinámico que funciona con fluidos: 
respiramos aire, bebemos líquidos, la sangre circula por nuestras venas, etcétera. 
 
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS 
Fluido. Es toda sustancia cuyas moléculas pueden deslizarse unas sobre otras como sucede en los líquidos, o 
bien, las moléculas se mueven sueltas como en los gases, debido a que se encuentran separadas entre sí. 
Las moléculas de los fluidos se unen debido a fuerza entre ellas, dando como resultado algunas propiedades 
características de los fluidos, las cuales estudiaremos para comprender los fenómenos físicos que ocurren en 
este estado de la materia: 
 
Cohesión. Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia. Por la fuerza de 
cohesión, si se juntan dos gotas de agua forman una sola. 
 
 
Adhesión. Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre moléculas de dos sustancias diferentes en 
contacto. Comúnmente las sustancias liquidas se adhieren a los cuerpos sólidos, por ejemplo la pintura se 
adhiere a la pared. 
 
 
Capilaridad. Se presenta cuando hay contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son tubos 
muy delgados llamados capilares, le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar de radio 
determinado. 
 
 
Tensión Superficial. Hace que la superficie libre de un líquido se comporte como una finísima membrana 
elástica, por ejemplo, cuando un insecto u objetos pequeños flotan sobre la superficie del agua. 
 
 
Viscosidad. Esta propiedad se origina por el rozamiento de unas partículas con otras cuando un líquido fluye, 
por lo que se puede definir como una medida de resistencia que opone un líquido a fluir. Por ejemplo, si se 
colocan porciones iguales de agua y miel sobre una pared, la miel se desplazaría más lenta hacia abajo que es 
agua, esto ocurre porque tiene mayor viscosidad. 
 
 
Densidad. Se refiere a la relación que existe entre la masa que tiene un cuerpo y el volumen que ocupa, por 
ejemplo, si en un vaso se coloca agua y aceite vegetal, el agua se ira al fondo del vaso y el aceite quedará 
sobre el agua, esto es porque el agua es más densa. 
Física II. Bloque II. Introducción a la mecánica de los fluidos. MECE. José Mendoza Lechuga 
 
Tabla de Densidad 
 kg/m3 g/cm3 
Sustancia 
Solidos: 
Acero 7800 7.8 
Aluminio 2700 2.7 
Cobre 8890 8.89 
Hielo 920 0.92 
Hierro 7850 7.85 
Latón 8700 8.7 
Oro 19300 19.3 
Plata 10500 10.5 
Plomo 11300 11.3 
Roble 810 0.81 
Vidrio 2600 2.6 
Líquidos: 
Agua 1000 1 
Alcohol 790 0.79 
Benceno 880 0.88 
Gasolina 680 0.68 
Mercurio 13600 13.6 
Gases (0°C): 
Aire 1.29 0.00129 
Helio 0.178 0.000178 
Hidrógeno 0.09 0.00009 
Nitrógeno 1.25 0.00126 
Oxígeno 1.43 0.00143 
Física II. Bloque II. Introducción a la mecánica de los fluidos. MECE. José Mendoza Lechuga 
Densidad 
La densidad es una de las características de las sustancias y se define como la masa por unidad de volumen. 
Por ejemplo, el oro tiene mayor densidad que la plata, pues hay más masa en cierto volumen de oro que en el 
mismo volumen de plata. De acuerdo con la definición de la densidad, podemos expresarla con la fórmula: 
 
m
v
ρ = 
[ ]
3
3/
m masa kg
V volumen m
densidad kg mρ
=
 =  
 =  
 
Peso específico 
El peso específico de una sustancia se define como el peso por unidad de volumen: 
 
wPe
v
= 
2
3
3
/ 1
/
w peso kg m s N
V volumen m
Pe pesoespecífico N m
 = = 
 =  
 =  
 
Se debe considerar que el peso (w) es igual a masa por gravedad, por lo tanto: 
w mgPe g
v v
ρ= = = 
Densidad relativa 
La densidad relativa de una sustancia nos indica cuántas veces es más densa dicha sustancia que el agua; es 
decir: 
 
 
 
 
Actividad 1. Lee a detalle cada cuestión y contesta correctamente las siguientes preguntas. 
 
1. Estado físico de la materia en el cual las sustancias tienen forma y volumen definidos. 
a) plasma b) líquido c) gaseoso d) sólido 
 
2. Estado físico de la materia en el cual las sustancias tienen volumen definido, pero pueden fluir y adoptar la 
forma del recipiente que los contiene. 
a) plasma b) líquido c) gaseoso d) sólido 
 
3. Estado físico de la materia en el cual las sustancias no tienen forma ni volumen definido y ocupan todo el 
recipiente que los contiene. 
a) plasma b) líquido c) gaseoso d) sólido 
 
4. Estado de la materia que se compone de electrones y de iones positivos. El desprendimientode los electrones 
de los átomos resulta de las violentas colisiones entre las partículas de la materia cuando su temperatura es 
mayor de 2000 °C. 
a) plasma b) líquido c) gaseoso d) sólido 
 
5. Se define como la masa por unidad de volumen. 
a) peso b) presión c) densidad d) densidad relativa e) peso específico 
 
6. Se define como el peso por unidad de volumen. 
a) peso b) presión c) densidad d) densidad relativa e) peso específico 
 
 
Física II. Bloque II. Introducción a la mecánica de los fluidos. MECE. José Mendoza Lechuga 
7. Unidad de la densidad en el SI. 
a) kg/cm3 b) N/m3 c) N/m2 d) kg/m3 e) m3/kg 
 
8. Determina la densidad de una piedra cuya densidad relativa es 1.4. 
a) 14 kg/m3 b) 1 400 g/m3 c) 1.4 g/cm3 d) 1 400 kg/m3 e) c y d son correctos 
 
9. La densidad del aluminio es 2700 kg/m3, ¿cuál es su densidad relativa? 
a) 2.7 g/cm3 b) 2.7 c) 2700 d) 3.5 
 
10. Encuentra la densidad de la gasolina si 306 g de dicha sustancia ocupa un volumen de 450 cm3. Expresa el 
resultado en kg/m3. 
a) 700 kg/m3 b) 620 kg/m3 c) 680 kg/m3 d) 715 kg/m 
 
11. Determina el volumen que ocupan 140 g de mercurio (la densidad del mercurio es 13.6 g/cm3). 
a) 8.0 cm3 b) 10.3 cm3 c) 12 cm3 d) 9.3 cm3 
 
12. Calcula la masa de 120 cm3 de alcohol etílico 
a) 94.8 g b) 106 g c) 90.0 g d) 80.6 g 
 
13. Encuentra el peso de 8600 cm3 de alcohol etílico 
a) 66.6 N b) 70.5 N c) 60.1 N d) 74.0 N 
 
14. Determina la masa de un cubo de aluminio cuya arista es de 12 cm. 
a) 4.0 kg b) 6.1 kg c) 4.66 kg d) 5.4 kg 
 
15. Encuentra el peso del aire que se encuentra en una habitación cuyas dimensiones son 3.5 m x 3.4 m x 3.3 
m. 
 
a) 600 N b) 548.5 N c) 500.5 N d) 531 N 
 
16. Una alberca cuyas dimensiones son 6 m X 3.3 m X 1.5 m, está llena de agua. Encuentra la masa del agua 
a) 25 000 kg b) 30 000 kg c) 27 000 kg d) 24 000 kg 
 
17. Un recipiente tiene capacidad para 150 litros de agua o 132 kg de benceno. Determina la densidad del 
benceno. 
a) 960 kg/m3 b) 880 kg/m3 c) 690 kg/m3 d) 820 kg/m3 
 
18. Una sustancia desconocida tiene un volumen de 142 cm3 y su masa es de 640 g, determina su densidad y 
su peso específico. 
 
19. Un matraz de 500 ml está lleno con una sustancia desconocida; se pone en una balanza y se ve que su 
masa es de 397 g. Calcula su densidad, su densidad relativa y su peso específico en los tres sistemas de 
unidades. (1ml = 1cm3) 
 
20. ¿Cuántos kilogramos de un metal desconocido tenemos en un contenedor de 27 m3 si está lleno y en su 
ficha de especificación indica que su densidad relativa es de 3.5? 
 
 
 
 
Física II. Bloque II. Introducción a la mecánica de los fluidos. MECE. José Mendoza Lechuga 
3. Fluidos líquidos. a) Hidrostática. b) Hidrodinámica. 
 
 
Bibliografía 
 
• Josip Slisko (2017). Física II: Explicas el comportamiento de los fluidos (bloque I). Impreso en México, 4ta 
edición: Pearson. 
• Héctor Pérez Montiel (2015). Física General: Hidrostática e Hidrodinámica (Unidad 8 y 9). Impreso en México, 
primera edición: Patria. 
• Juan Antonio Cuellar (2009). Física II: Hidráulica (capitulo 1). Impreso en México, segunda edición: Mc Graw 
Hill. 
• Paul, T. (2011). Física Conceptos y Aplicaciones. McGraw-Hill. 
• Gómez Gutiérrez H. M & Ortega Reyes Rafael (2011). Física II Con enfoque en competencias. Impreso en 
México, Cengage Learning. 
• https://www.youtube.com/channel/UCIADmUBBqg1aUVPbp1zvulw/videos (Suscríbete 👍👍)