m V m V Densidad En la práctica podemos asumir que la densidad es uniforme, por lo tanto Unidades son kg/m 3

Transcripción

1 Densidad Material or Object Density (kg/m 3 ) Interstellar sace 0-0 Best laboratory vacuum 0-7 Air: 0 C and atm ressure. 0 C and 50 atm 60.5 Styrofoam 0 Ice Water: 0 C and atm C and 50 atm Seawater: 0 C and atm Whole blood Iron Mercury (the metal) Earth: average core crust Sun: average core White dwarf star (core) 0 0 Uranium nucleus Neutron star (core) 0 8 Black hole ( solar mass) 0 9 ρ m V En la ráctica odemos asumir que la densidad es uniforme, or lo tanto ρ m V Unidades son kg/m 3

2 Presión Pressure (Pa) Center of the Sun 0 6 C enter of Earth 4 0 Highest sustained laboratory ressure Deeest ocean trench (bottom). 0 8 Sike heels on a dance floor 0 6 Automobile tire a 0 5 Atmoshere at sea level Normal blood ressure ab Best laboratory vacuum 0 - F P A a Pressure in excess of atmosheric ressure. b The systolic ressure, corresonding to 0 torr on the hysician's ressure gauge. P Si la fuerza es uniforme, entonces NOTA: resión no es un vector, es un A escalar. Unidades de resión: N/m Pa F

3 Otras unidades de resión son: atmósfera torr PSI(lb/in ) bar atm.0 x 0 5 Pa 0 kpa torr 3.89 Pa ( torr es lo mismo que mm de Hg) si 6.87 x 0 3 Pa 6.87 kpa bar 00 kpa En general, atm.0 x 0 5 Pa 4.7 si 760 torr 76 cm de Hg

4 Fluidos en reoso F F F mg F F + mg F A, F A 0 m A ρv, A V A + ρ ga ( y y ) ( y y ) ( ) + ρ g y y

5 Fluidos en reoso Escogemos ahora el nivel en la suerficie y el nivel a una rofundidad h. En ese caso reresenta la resión atmosférica. Hacemos las siguientes substituciones: y 0,, y h 0, 0 + ρ gh La resión en un fluido en reoso deende sólo de la rofundidad.

6 Ejemlo: Un estudiante de buceo entrenando en una iscina, llena sus ulmones de aire antes de abandonar su tanque a una rofundidad h y nadar hacia la suerficie. El estudiante ignora las instrucciones de su instructor y no exhala en su ascenso. Cuando llega a la suerficie, sus ulmones están a una resión mayor que la atmosférica or 9.3 kpa. Determina a que rofundidad estaba el buzo cuando comenzó su ascenso a la suerficie. Qué daños otencialmente letales enfrenta el hombre? La diferencia en resión de 9.3 kpa es suficiente ara causar rutura en sus ulmones y ermitir que entre aire al torrente sanguíneo. Cuando el aire llegue al corazón.

7 Ejemlo: 0 m Un individuo retende bajar a una rofundidad de 0 metros (un oco más de 30 ies) usando un suer snorkel. Calcula cuál sería la resión en los ulmones del individuo si udiese bajar a esa rofundidad. Nota: el individuo no sabe física.

8 Ejemlo: Considera el manómetro de tubo abierto mostrado en la figura. Si la columna de mercurio mide 76 centímetros, calcula la resión del gas.

9 Princiio de Pascal La resión alicada a un líquido encerrado dentro de un reciiente se transmite or igual a todos los untos del fluido y a las aredes del envase. inicial final final final final ( + ) ( + ρ gh) inicial inicial ext ext ext ext + ρ gh + ext ext ext + ρ gh + ext

10 Ejemlo: La rensa hidráulica. El émbolo grande de un elevador hidráulico tiene un radio de 0 cm. Qué fuerza debe alicarse al émbolo equeño de radio cm ara elevar un carro de masa 500 kg?

11 Princiio de Arquímedes Todo cuero arcial o totalmente sumergido en un fluido exerimenta un emuje ascensional igual al eso del fluido deslazado. B B W B W

12 Fluidos en reoso F F + m f g F F m f g B m f g

13 Flotación Cuando un objeto flota en un fluido, la magnitud de la fuerza boyante es igual a su eso. W objeto B Por otro lado, la fuerza boyante es igual al eso del fluido deslazado. Por lo tanto, cuando un objeto flota en un fluido su eso es igual al eso del fluido deslazado. W W objeto fluido deslazado

14 Ejemlo: Una lataforma flotante de área A, esesor h y masa 600 kg flota en agua tranquila con una inmersión de 7 cm. Cuando una ersona sube a la lataforma, la inmersión es 8.4 cm. Determina la masa de la ersona. d M d m

15 Peso aarente B W El eso aarente W a medido or la balanza es igual a la tensión T en la cuerda. T W a ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ f a f f a W W gv gv gv B W W

16 Ejercicio: Un bloque de aluminio esa 3 N en el aire. Determina el eso real del bloque (o sea, el eso en el vacío). Solución: Usa la ecuación ρ f W W a ρ Fíjate que W a es el eso en el aire y W es el eso verdadero (eso en el vacío). Ejercicio: Un edazo de lomo (densidad,300 kg/m 3 ) esa 80 N en aire. Determina su eso en agua.

17 Movimiento de un fluido ideal El movimiento de un fluido real uede ser bien comlicado. Por lo tanto, limitaremos la discusión a un fluido ideal que cumle las siguientes condiciones: flujo constante ~ el fluido se mueve en láminas. La velocidad del fluido en un unto no deende del tiemo. fluido es incomresible (no se comrime). Quiere decir que la densidad es constante a través de todo el fluido. fluido es no-viscoso. Quiere decir no hay fricción interna fluido es no-turbulento (no hay rotaciones)

18 Ecuación de continuidad x x x v t A v Av o R Av const. V

19 Ejemlo Considera la siguiente figura. El área A 0. cm y A0.35 cm. Los dos niveles están searados or una distancia vertical h45 mm. Calcula el flujo de volumen que sale de la luma (o sea, la cantidad de agua que sale de la luma cada segundo).

20 Ecuación de Bernoulli P + ρ gy + ρv P + ρgy + ρ v

21 Ejemlo: Un fluido incomresible fluye a través de un tubo horizontal el cual tiene una sección de área reducida. Demuestra que la resión en la arte estrecha es menor que en la arte ancha.