F2_S02_PPT_ESTÁTICA DE FLUIDOS - PARTE 02

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S02: PRINCIPIO DE PASACAL Y Arquímedes
Principio de Pascal. Principio de Arquímedes. Aplicaciones 
CANAL DE PANAMÀ
Considerado como una de las grandes obras de la ingeniería mundial del siglo XX, el canal funciona a través de esclusas en cada extremo que elevan los barcos hasta el lago Gatún, un lago artificial creado para reducir la cantidad de trabajo requerido para la excavación del canal, a 26 metros sobre el nivel del mar, para después descenderlos hasta el nivel del Pacífico o el Atlántico.
Recogiendo los Saberes previos
¿Por qué algunos cuerpos flotan sobre el agua y otros son capaces de hundirse?
¿Cuál es el principio físico de la gata hidráulica?
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CONFLICTO COGNITIVO
¿De qué manera las esclusas del canal de Panamá se relaciona con el tema de estudio de esta semana?
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		Al finalizar la sesión, el estudiante resuelve problemas de fluidos en condición de reposo, utilizando los principios fundamentales de la estática de Fluidos, como: Principio de Arquímedes y principio de Pascal, presentando la solución siguiendo una secuencia lógica, práctica y ordenada.
LOGRO
Pregunta:
¿Cómo es posible que se ejerza presiones o fuerzas muy grandes con esfuerzos pequeños?
Principio de Pascal
"La presión ejercida sobre un fluido encerrado es transmitida íntegramente a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene". 
Aplicaciones del principio de Pascal
Prensa hidráulica
Una de las aplicaciones más importantes del principio de pascal es la prensa hidráulica representada en la figura.
Consiste en dos cilindros de diferentes diámetros d1 y d2 (d1 <<< d2) interconectados y llenados con un fluido los que llevan émbolos de áreas A1 y A2. Si al émbolo A1 se le aplica una fuerza F1 esta provocará una presión adicional en el fluido, presión que se transmite según la ley de pascal hasta el embolo de área A2 produciendo una fuerza F2 dada por:
 
Puesto que d1 << d2 entonces la fuerza F2 será mayor que F1. 
Prensa Hidráulica utilizada como un multiplicador de fuerza.
Aplicaciones del principio de Pascal
Problema de aplicación N°01
Una fuerza de 460 N se ejerce sobre la palanca AB, tal como se muestra en la siguiente figura. Si el extremo B está conectado a un pistón de 60 mm de diámetro, ¿qué fuerza FD debe ejercerse sobre el pistón grande de 260 mm de diámetro, para equilibrar el sistema, si el fluido es agua?
	
Principio de Arquímedes
"Cuando un cuerpo se encuentra total o parcialmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente que actúa sobre él llamada fuerza de empuje o flotación. La causa de esta fuerza es la diferencia de presiones existentes sobre las superficies superior e inferior.”
*Fluido que desaloja: parte del fluido que el objeto desplaza para ocupar ese espacio 
Fuerza de flotación o de empuje ( e )
El empuje ( E ) es una fuerza neta vertical dirigida hacia arriba, que ejerce un fluido, por los efectos de la presión, sobre un cuerpo parcial o totalmente sumergido.
ρLIQ = densidad del fluido
g = aceleración de la gravedad
VSUM = volumen del cuerpo sumergido en el fluido 
Comprobación Experimental
En la figura de la izquierda el cuerpo está en el aire y pesa 0,5 N. En la figura de la derecha está dentro del agua y pesa aparentemente 0,3 N. Por lo cual, se demuestra que el cuerpo dentro del agua experimenta una fuerza hacia arriba, que en este caso es igual a 0,2 N.
Problema de aplicación n°02
¿Qué fracción de volumen de un iceberg sobresale del agua? Densidad del agua del mar: 1,03 g/cm3. Densidad del hielo: 0,92 g/cm3.
Problema de aplicación n°03
Una pelota sólida de plástico tiene 25 cm de radio y flota en agua con el 25% de su volumen sumergido. ¿Qué fuerza deberemos aplicar a la pelota para sostenerla en reposo totalmente sumergida en agua? 
Problema de aplicación n°04
Un cubo con aristas que miden 80 mm está construido de hule espuma y flota en agua, con 60 mm de su cuerpo bajo la superficie. Calcule la magnitud y dirección de la fuerza que se requiere para sumergirlo por completo en glicerina, la cual tiene una gravedad específica de 1,26.
Actividad grupal de clase:
11.Disponemos de una plancha de corcho de 1,0 dm de espesor; calcule la superficie (área) mínima que se debe emplear para que flote en agua (1,03 g/cm3) sosteniendo a un náufrago de 70,0 kg (ver figura). densidad del corcho: 0,240 g /cm3
14.	El cilindro que se muestra en la figura adjunta está hecho de un material uniforme. ¿Cuál es su peso específico? sg = 0.823
PROBLEMA 113
PROBLEMA 14 3
metacognición
¿En qué situaciones, propias de las actividades de un ingeniero, aplicaría el conocimiento de los principio de Pascal y Arquímedes?
 
Observe a su alrededor, e identifique objetos que estén siendo afectado por fuerzas de empuje o de flotación y aproxime la magnitud de la fuerza utilizando su ecuación.
Referencia bibliográfica
Robert L. Mott. Mecánica fluidos. 6 ed. Pearson Prentice Hall.
Tipler-Mosca. FÍSICA PARA LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA. 6 ed. Ed. Reverté. España. 
Material elaborado para uso exclusivo de las sesiones de aprendizaje del curso de Física, semestre 2020 – 1. Universidad Privada del Norte. 
SUM
LIQ
V
 
g
 
 
E
r
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