Actividad: Principio de Pascal

Transcripción

1 Nivel: 3º edio Subsector: Ciencias físicas Unidad teática: Ver video Pascal Actividad: Qué es un fluido? Noralente, hablaos de tres estados de la aterial: gas, líquido y sólido. Un fluido está forado por una serie de oléculas dispuestas aleatoreaente que peranecen unidas por las fuerzas de cohesión que existen entre oléculas. Sin ebargo, esta fuerza de cohesión sólo perite que se encuentren unidos y no que adopten una fora propia coo los sólidos. Los fluidos siepre adquieren la fora del recipiente que los contiene. Los fluidos se deforan continuaente en el tiepo ante la aplicación de una fuerza que se aplica en fora tangencial a ellos, sin iportar la agnitud de ésta. Ahora podeos dividir los estados de la ateria en dos: sólidos y fluidos. Los sólidos tienen una fora y un voluen definido debido a que las fuerzas de cohesión entre sus oléculas es uy grande, en cabio los fluidos tienen enor fuerza de cohesión haciendo que no tenga ni fora ni voluen definido, lo que los transfora en un estado deforable. Los fluidos, a su vez tienen dos estados: líquidos y gases. Las oléculas en el estado líquido se encuentran un poco ás separadas que en el estado gaseoso, esto hace que los líquidos sean incopresibles, ientras que los gases sean copresibles. Los líquidos, ejercen presión? Todos los cuerpos ejercen una fuerza hacia abajo, y los líquidos (así coo los gases) no son la excepción. La presión se define coo la fuerza que existe por unidad de área. Es decir: F P A Las unidades de edición para la presión debiesen ser, en SI: N, que corresponde a 1 Pascal. 1 Pa N Por qué un buzo o un subarino están soetidos a ayor presión ientras ayor sea la profundidad a que se encuentren? La presión que ejerce un líquido en el fondo del recipiente que lo contiene depende o no de la fora de este? De qué factores depende? Un líquido ejerce presión sobre el fondo del recipiente que lo contiene. Si poneos tan sólo una gota de líquido en un recipiente, esta ejercerá una fuerza sobre una deterinada superficie (presión) equivalente a 1 gota de líquido. Si, ahora poneos 1L de líquido en un recipiente, tabién ejercerá una presión, pero ahora equivalente a 1L de líquido. 1

2 Entonces un buzo subarino que se encuentra a 10 de profundidad estará soetido a la presión de los 10 de agua que existen sobre él, ás la presión atosférica que existe a nivel del ar. Considereos entonces, un líquido de densidad D que se encuentra en un recipiente cilíndrico alcanzando una altura h. La fuerza que aplica el líquido en el fondo del recipiente debe ser igual a su peso; g. La densidad es la asa por unidad de voluen, es decir: D, por lo V tanto la asa estará dada por: DV, y el voluen del cilindro (recipiente será): V cilindro A h. Si reeplazaos en la expresión de la presión: F peso g DVg D( A h) ) g P Dgh, obteneos que la presión A A A A A depende de la densidad, aceleración de gravedad y la altura del recipiente. No depende de la fora del recipiente, ni de la superficie del fondo, ni del voluen de líquido. La presión de un líquido se ejerce sólo sobre el fondo del recipiente? Supongaos que teneos un recipiente de plástico coo una botella y dentro de ella hay litros de bebida. Qué ocurre si le haceos un orificio a uno de los lados de la botella? Vereos que la bebida escapa por ese agujero. Por qué? El, indica la presión de un líquido contenido en un recipiente cerrado se transite con la isa intensidad a todos los puntos del iso y a las paredes del recipiente que lo contiene. Por lo tanto, cualquier cabio en la presión aplicada al líquido se transite de la isa fora a todos los puntos del iso, sin que esta presión disinuya. Dónde podeos observar este fenóeno? Supongaos que teneos la isa botella de plástico, y en ella hay litros de bebida lo que la hace estar llena. Supongaos ahora, que conectaos a la botella una anguera que agrega ás bebida a nuestro recipiente. Qué ocurrirá con la botella? Después de unos inutos, observareos que la botella reventará debido a la presión que el líquido ejerce en las paredes de la botella. Por lo tanto la presión ejercida por la bebida que entra a la botella es igual para todos los puntos de la botella, y por eso la botella copleta revienta al superar su capacidad.

3 El invento de la prensa hidráulica fue una de las aplicaciones del Principio de Pascal, que, en pocas palabras, se utiliza coo un ultiplicador de fuerzas. Ya sabeos que la presión de un líquido contenido en un recipiente es igual en todos los puntos del líquido. Entonces: P1 P F1 F A1 A Mirando las expresiones, qué ocurre si odificaos las áreas de paso del líquido? Supongaos que teneos líquido cuya fuerza es igual a 5 N (peso), que se ejercen sobre una superficie igual a 0,5. Si odificaos el área de paso desde los 0,5 hasta 1, qué ocurrirá con la fuerza ejercida por el líquido? F1 F A1 A 5 N F 0, F 0,5 F 10N La fuerza que ejerce el fluido ahora es de 10 N, el doble de la fuerza que ejercía inicialente. Esto se logró sólo con auentar el área de paso desde 0,5 hasta 1. Actividades I. Para coprender ejor el principio de Pascal, observa el video Pascal. Presta atención a los siguientes oentos: - El físico indica de qué trata la actividad que se uestra en el video. - El físico indica los ateriales que utilizarán durante la actividad. - Se construye el aparato que peritirá realizar la actividad. - Lo que ocurre con el niño ubicado sobre el aparato construido durante la actividad. - El físico explica el fenóeno ocurrido durante la actividad. - El físico indica que construyó una áquina ultiplicadora de fuerza. II. Responde las siguientes preguntas relacionadas al video que acabas de ver. 1. Cóo es el área de paso del fluido hacia la bolsa (anguera) coparada con el área en que se encuentra el fluido, (bolsa)? 3

4 . Qué ocurre con el niño que se encuentra sobre la bolsa, cuando esta se epieza a llenar? 3. Cóo es la fuerza ejercida por el fluido cuando entra a la bolsa coparada con la fuerza ejercida por el fluido dentro de la bolsa? 4. Observa el siguiente esquea. Indica en fora cualitativa: - La agnitud de la fuerzas 1 y (F 1 y F ). - La dirección y sentido del fluido. - La agnitud de las superficies 1 y. (S 1 y S ) F III. Ahora observa la aniación vinculada a esta actividad Principio de Pascal. Observa qué ocurre en la aniación. En ella se ilustra cóo se ejerce una fuerza, F que hace que el caión se ueva hacia arriba. 4

5 1. Qué ocurrió en la aniación? Intenta describir cóo y por qué ocurre el fenóeno ilustrado en la aniación. IV. Por últio, observa la presentación de diapositivas digitales (en Power Point), Construyendo una prensa hidráulica. Te peritirá coprender ejor estos conceptos. 5