Presion.fluidos.hidrostatica. Pascal. Arquímedes

*MECANICA DE FLUIDOS. INTRODUCCIN:Mecnica de Fluidos se subdivide en Hidrosttica e Hidrodinmica.

*Conceptos bsicos previos.

MASA

PESO.

VOLUMEN

*DENSIDAD

Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma cantidad de masa de sustancias diferentes ocupa distintos volmenes D = m / VAlgunas unidad de medida: kg/m3 ; gr/cm3

*PESO ESPECFICO

En forma similar al caso de la masa especfica (densidad), el peso especfico se define como el peso por unidad de volumen.

En forma operacional: Pe = P / V

Algunas unidades: N/m3 ; dinas /cm3

*PRESIN Las variables que determinan la presin son la fuerza aplicada (perpendicular a la superficie) y el rea sobre la cual acta.

Definicin p = F / A

*Unidades de medida:

S.I. N / m2 = 1 Pascal

C.G. S DINA / cm2 = 1 bar

Tcnico: kgf / cm2

Ingls: libraf/ plg2

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En los fluidos es comn usar las unidades: 1 milmetro de mercurio (mmHg).1 mmHg es la presin ejercida sobre su base por una columna de mercurio de 1mm de altura.

1 atmsfera (atm).1atm es la presin que ejerce sobre su base una columna de mercurio de 76cm de altura.1 atm = 76 cm Hg = 760mmHg

*HIDROSTATICA.

FLUIDO:

Sustancia que no tiene tamao ni forma propia, por tanto puede escurrir o fluir, o adoptar la forma del envase que lo contiene. Se denomina fluido a lquidos y gases.

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Diferencias entre lquidos y gases. El gas se comprime fcilmente mientras que un lquido es prcticamente incompresible. Un lquido tiene volumen definido mientras que un gas se dilata y llena cualquier depsito cerrado que lo contenga.

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En los lquidos la densidad vara muy poco dentro de amplios lmites de presin y temperatura, y puede considerarse constante bajo determinadas condiciones. En un gas la densidad es muy sensible a cambios de temperatura y de presin.

*PRESION EN LOS LIQUIDOS

Un lquido transmite la presin que se ejerce sobre l, y lo hace en todas direcciones. Recordemos que los slidos transmiten la fuerza que se les aplica y solamente en la direccin de esa fuerza.

*Ejemplo: Si se llena con agua un envase Tiene agujeros de distinta superficie tapados en forma provisoria. Al ejercer presin sobre uno de los tapones saltan todos y no solamente aqul que est en la direccin de la fuerza. Las presiones son iguales en todas direcciones.

*PRINCIPIO DE PASCAL

la presin que se ejerce sobre la superficie libre de un lquido, se transmite por el mismo en toda direccin y sentido y con la misma intensidad

En general se cumple que p1 = p2 por lo tanto F1 / A1 = F2 / A2

*Aplicaciones Dispositivos y mquinas hidrulicas

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En todos los casos se logra aumentar la fuerza aplicada mediante el empleo de mbolos o pistones.

*PRESION EN EL INTERIOR DE UN LQUIDO

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Si comparamos la presin en distintos puntos situados a una misma profundidad podremos concluir que son iguales.

*Qu ocurre en el fondo del lquido? la presin que el lquido ejerce en el fondo esta dada por el peso del lquido dividido por el rea del fondo del envase

El peso de un lquido y por tanto la presin que ejerce depende de su densidad.

*En lquidos con la misma densidad la presin es mayor a mayor profundidad.

En lquidos con distinta densidad, a la misma profundidad el lquido ms denso ejerce mayor presin.

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La presin de un lquido en reposo depende slo de la densidad y de la profundidad del lquido. La forma del envase y el tamao de la superficie del fondo, no influyen en la presin.

*relacin presin y profundidad. Representemos dos puntos 1 y 2 situados en el interior de un fluido de densidad D La diferencia de nivel es h.

Consideremos una porcin de lquido, de forma cilndrica, como si estuviera separada del resto. Esa porcin est en equilibrio por la accin de su propio peso y de las fuerzas que el resto del lquido ejercen sobre ella.

*Fuerzas en direccin vertical

Se cumple que F2 = F1 + Peso

p2 = p1 + D h g Ecuacin fundamental de la hidrosttica.

*APLICACIN

Vasos comunicantes: Envases cuyas bases estn unidas, no necesariamente del mismo tamao ni forma (generalmente se considera en forma de U).

*Ejemplo de vasos comunicantes

*PRESIN MANOMTRICA.

La presin manomtrica es la diferencia entre la presin absoluta de un fluido y la presin atmosfrica.

pman = pabs - patm = D h g

* Las presiones en los fluidos del cuerpo siempre son presiones manomtricas. Normalmente la presin absoluta es positiva, no as la manomtrica que puede ser positiva o negativa.

* Una presin manomtrica negativa significa que la presin absoluta es menor que la atmosfrica. Por ejemplo en la respiracin, los pulmones producen una presin menor que la atmosfrica, de aqu que el aire a presin atmosfrica se ve forzado a penetrar en ellos.

*Ejemplo

14.- La presin manomtrica media de la sangre en el hombre, al ser bombeada por el corazn en la aorta, es de unos 100mmHg. Si la presin atmosfrica es de 760mmHg, determine la presin absoluta de la sangre en la aorta.

*Ejercicios. 1.- Calcular la presin que soporta un buzo sumergido en un lago a 10m de profundidad (presin atmosf. despreciable). 2.- En un tubo en U se coloca cierta cantidad de Hg quedando nivelado en ambos brazos del tubo. Luego en una de las ramas se hecha agua de modo que el Hg se eleva 20mm respecto a su nivel original. Determinar la altura que alcanza el agua sobre el Hg.

*3.- Considerando los datos dados Determinar x

*PRINCIPIO DE ARQUMEDES.

*EMPUJE ASCENDENTE Si se sumerge un cuerpo en cualquier lquido, se observa que existe una fuerza de sustentacin sobre el cuerpo. Por qu se produce la fuerza vertical hacia arriba?. De qu variables depende la fuerza?

* El lquido ejerce presin sobre toda la superficie del cuerpo, pero es mayor a mayor profundidad. Arqumedes: Todo cuerpo sumergido en un lquido recibe un empuje vertical hacia arriba, de magnitud igual al peso del lquido desplazado por el cuerpo.

*factores que influyen D: densidad del lquido V: volumen de lquido desplazado g : intensidad de campo grav. El empuje est dado por: E = DVg

*Flota o no flota ? En la relacin peso-empuje, puede ocurrir: Si al inicio P > E

*Si al inicio P = E

*Si al inicio P < E El cuerpo emerge y sale a flote, Se reduce el volumen del lquido desalojado.El empuje se hace igual al peso y por tanto flota.

*ejerciciosUn trozo de madera de 10 cm. de ancho por 10 de largo y por 8 cm de alto, cuya densidad es 0,6 g / cm3 flota en agua. De los 8 cm Qu parte queda por encima del agua?

*Segn la informacin proporcionada en la figura determine la densidad del lquido.

10 newton9,8 m s210 cm50 cm2.