PRINCIPIOS HIDROSTÁTICOS

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Laura Hidalgo Quiroga
hace 5 años
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1 GUIA FISICA GRADO ONCE: MECANICA DE FLUIDOS AUTOR Lic.

la antigüedad se han interesado por ello. A continuación, y siguiendo la anterior guía, vereos dos de los ás iportantes en la hidrostática, coo lo son el de Pascal y el de Arquíedes.

Bajo la acción de una presión externa, conservan el iso voluen, es decir, son incopresibles.

Este coportaiento se ilustra en el siguiente experiento: Este principio fue estudiado por Blaise Pascal, el cual enuncio así: Iagineos una vasija con varios agujeros, la cual está llena de agua, le

1 1 GUIA FISICA GRADO ONCE: MECANICA DE FLUIDOS AUTOR Lic. Física, ERICSON SMITH CASTILLO PRINCIPIOS HIDROSTÁTICOS En cada una de las partes que se ha dividido el estudio de los fluidos teneos la participación de innuerables científicos que desde tiepos de la antigüedad se han interesado por ello. A continuación, y siguiendo la anterior guía, vereos dos de los ás iportantes en la hidrostática, coo lo son el de Pascal y el de Arquíedes. Principio de Pascal Los líquidos tienen una propiedad que los diferencia de los sólidos; es decir, cabian de fora, adaptándose al recipiente que los contiene. Bajo la acción de una presión externa, conservan el iso voluen, es decir, son incopresibles. De estas características se deriva una de las propiedades principales en la cual, los líquidos pueden transitir a los cuerpos en contacto con ellos las presiones externas que se les ejercen. Este coportaiento se ilustra en el siguiente experiento: Este principio fue estudiado por Blaise Pascal, el cual enuncio así: Iagineos una vasija con varios agujeros, la cual está llena de agua, le conectaos una anguera y una jeringa en el otro extreo. Al epujar él ebolo de la jeringa hacia adentro, podeos observar que la presión se transite hasta que se iguala en todos los agujeros, pues por cada uno de ellos sale él líquido de la isa fora. Los líquidos transiten en todas las direcciones y con la isa intensidad las presiones que se ejercen en una deterinada región de ellos. P A - P B = g h El Principio de Pascal es válido para gases pero la presión se transite ás lentaente ya que los gases son ás copresibles que los líquidos.

En el Principio se fundaentan nuerosas aplicaciones tecnológicas de uso corriente que reciben el nobre de Maquinas Hidráulicas coo: gatos hidráulicos, grúas, excavadoras, volquetas, sisteas de frenos

2 En el Principio se fundaentan nuerosas aplicaciones tecnológicas de uso corriente que reciben el nobre de Maquinas Hidráulicas coo: gatos hidráulicos, grúas, excavadoras, volquetas, sisteas de frenos en autoóviles, abertura y cierre de puertas, etc. Ejeplo 1: Los ébolos de una prensa hidráulica coo la ostrada en la figura, tienen sección circular y sus diáetros son respectivaente, 8c y 40c. Cuál es la fuerza que se produce en él ebolo ayor en diáetro, cuando en él ebolo pequeño se aplica una fuerza de 50N? Solución La presión en cada uno de los ébolos es: Pg P p Fg A g F A p p Donde las áreas corresponden a A g r 0c 0. 1 y r 4c A p Esto debido a que el Principio de Pascal nos indica que la presión ejercida sobre un punto de un fluido se transite por todo el fluido con la isa intensidad, por lo tanto, las dos presiones son iguales. F G 50N. N Principio De Arquíedes Cuando suergios un cuerpo total o parcialente en un líquido, podeos notar que él líquido ejerce fuerza contraria al peso del objeto, lo cual ocasiona que este experiente una perdida aparente de peso e incluso puede ocasionar que salga a flote. Iagineos que suergios diferentes cuerpos en agua y representeos la distribución de las fuerzas sobre sus superficies teniendo en cuenta que cuanto ayor es la profundidad, ayor es la presión.

3 La sietría de las fuerzas perite deducir que la resultante de ellas en dirección horizontal es cero. Pero verticalente, las fuerzas no se equilibran porque la presión en la parte superior del líquido es enor que en la parte inferior, es decir, la fuerza que ejerce él líquido en la parte superior es enor que la que ejerce en la parte inferior. Por lo tanto, sobre un cuerpo actúa una fuerza vertical hacia arriba, la cual se denoina Fuerza de Epuje. Todo CUERPO suergido en un líquido experienta un epuje vertical, hacia arriba, igual al peso del voluen del líquido desplazado, este enunciado se denoina Principio de Arquíedes. Coo, entonces la asa del líquido desplazado es igual a = V V F epuje Peso del líquido desplazado líquido V líquido desplazado w = g w = V g g líquido V solido suertgido g Ejeplo : Un flotador de corcho tiene un voluen de pie y una densidad de 0,4 g/c. a. Qué voluen del corcho está por debajo de la superficie cuando el corcho flota en agua? b. Qué fuerza hacia abajo es necesaria para suergir el corcho copletaente? Solución a. El corcho desalojará un voluen igual a su propio peso. pie = 0,6 = 654,77c Reeplazaos para encontrar = V gr = 0.4 c c = gr 54.7kg Ahora encontraos el peso con el valor de w = g w = gr 9.8 s w = 54.7kg 9.8 s w = 5.81N

4 Coo la densidad del agua es igual a 1.000Kg/, el voluen del agua desalojado es 54. 7kg V kg Por lo tanto, el voluen del corcho debajo del nivel del agua es 0,0547. b. A fin de suergir el corcho, debe aplicarse una fuerza F, adeás del peso w del corcho tal que su sua sea, coo ínio, igual a la fuerza de epuje (a partir de esta sua cualquier valor de fuerza externa aplicada podrá suergirlo). Encontraos priero la fuerza de epuje que hace el fluido sobre el corcho teniendo en cuenta el voluen del líquido desalojado F peso del líquido desplazado epuje V g 1000 kg 14. 8N Ahora, de acuerdo con el D. C. L. para esta situación teneos que la fuerza necesaria para suergirlo está dada por la ecuación F F w F epuje F w despejando a F teneos s epuje 14. 8N 5. 81N N ACTIVIDADES I. Realiza un cuadro sinóptico con las palabras claves de la teática tratada, ten en cuenta copleentar el cuadro de la guía anterior: es decir debe tener las palabras que se seleccionaron de la guía anterior. II. Realiza los siguientes ejercicios de aplicación 1. Un cuerpo tiene un voluen de 5c. Qué epuje experientará si se suerge (a) en alcohol (0.8), (b) en agua, (c) en ácido nítrico (1.5)? Si el cuerpo pesa 75gf en el aire, cuál será su peso aparente en cada uno de estos líquidos?. Un cuerpo experienta un epuje de 5gf si se suerge en aceite. Hallar la densidad del aceite.. Un bloque de adera tiene un voluen de 150c para antenerlo suergido en agua hace falta ejercer sobre él una fuerza hacia abajo de 60gf. Hallar su densidad. 4. Una caja de 0c de largo, 10c de ancho y 8c de altura flota en agua salada (= 1. g/c ) con su base ayor horizontal. Cuál es el peso del cuerpo que debe colocarse en su interior para hundirla c ás? LIC. FISICA ERICSON SMITH CASTILLO VILLATE.

5 5 III. Copleta el crucigraa, ten en cuenta la solución del anterior para ayudarte con las nuevas palabras: 1) unidad de teperatura. ) Hor. principio que estudia la densidad de un cuerpo dependiendo de su voluen. ) Ver. Eleento de enor densidad. ) unidad de teperatura. 4) la produce un fluido en sentido contrario. 5) parte de la física que da origen a la prensa hidráulica. 6) eleento construido por galileo para el estudio de la teperatura. 7) unidad de teperatura. 8) nobre copleto de quien dijo que la presión en un extreo de un conducto es igual a la presión en el otro extreo del iso. 9) lo que grito Arquíedes cuando dio solución al problea de la corona. 10) estado de la ateria. 11) parte de la física que no estudia los fluidos en oviiento. 1) cantidad de ateria por unidad de voluen. 1) lo que es igual en el interior de un recipiente. 14) parte de la física que estudia los gases. 15) propiedad que tienen los gases que es enor en los líquidos. 16) lo que utilizo pascal en sus experientos sobre la presión. 17) unidad étrica proporcional a la energía cinética de las partículas de un cuerpo. 18) presión producida por el abiente. 19) eleento de ayor densidad. LIC. FISICA ERICSON SMITH CASTILLO VILLATE.

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