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Investigación del primer parcial sobre los temas densidad, eso especifico, empuje, hidrostática
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7/21/2019 CBTis 243
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Nombre del alumno:
Yaquelin Nereyda López Velázquez
Nombre de materia:
Física
Catedrático:Maugro Joseim Gómez Roblero
Fecha de
entrega:
! de sep"iembredel
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CBTi
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-N+'.)-( /''N+&/*/0 .'(-(.'+1F&+-0 'M.2J'0R'(&,N '/R-()4)&+*5 24
3
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ÍNDICE
Introducción ---------------------------------------------------------------------------------- 1
Desarrollo del tema------------------------------------------------------------------------- 2-14
Conclusión------------------------------------------------------------------------------------- 15
Referencias consultadas------------------------------------------------------------------ 16
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OBE!I"O#
Los objetivos de esta investigación son:
• El saber de que se trata cada uno de los temas
• Como se relacionan lo temas entre si
• En donde se aplica.
• Cada uno de estos temas como es densidad, peso especifico, empuje, presión
e hidrostática constan de su formula y la manera en como se realia entonces
aprenderemos a realiar el procedimiento y aplicarlas cuando sea necesario
ya que cada uno de los temas dados en esta investigación están relacionadas
en la vida cotidiana.
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IN!ROD$CCI%N
En esta investigación se habla de los temas: densidad, peso especifico, empuje,
presión e hidrostática dando a conocer de que se trata, su formula, su unidad de
medida y como realiar el procedimiento de la formula.
Cada uno de estos temas se relacionan entre si, ya que la densidad es la relación
entre la masa y el volumen de una sustancia en el caso del peso especifico es la
relación del peso y el volumen de una sustancia.
En el caso de lo que es empuje se dice que es una fuera de reacción esto esta
relacionado con la tercera ley de ne!ton que nos dice que a cada fuera de acción le
corresponde una reacción.
Lo que es presión equivale a la fuera que act"a sobre la superficie es decir que
cuando sobre una superficie plana aplicamos una fuera uniforme esta tendrá una
cierta presión.
La hidrostática es la que estudia los fluidos en reposo esto quiere decir que no
e#istan fueras que alteren su movimiento o posición.
Esto es una breve e#plicación del contenido de esta investigación esperando llamar
la atención para que lean y tengamos conocimientos sobre estos temas.
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DE#&RRO''O DE' !E(&
DEN#ID&D
$na de las propiedades de los sólidos, as% como de los l%quidos e incluso de los
gases es la medida del grado de compactación de un material: su densidad.
La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un
espacio determinado& refiere a algo que dispone de una gran cantidad de masa en
comparación a su volumen
Es una magnitud escala referida a la cantidad de masa en un determinado volumen
de una sustancia. $sualmente se simbolia mediante la letra rho ' del alfabeto
griego.
La densidad media es la raón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.
)ormula*
1
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!i+os de densidad*
1,1 Densidad asoluta
La densidad o densidad absoluta es la magnitud que e#presa la relación entre
la masa y el volumen de una sustancia. (u unidad en el (istema )nternacional
es *ilogramo por metro c"bico +*gm-, aunque frecuentemente tambi/n es
e#presada en gcm-. La densidad es una magnitud intensiva.
(iendo , la densidad& m, la masa& y 0, el volumen de la sustancia.
1,2 Densidad relati.a
La densidad relativa de una sustancia es la relación e#istente entre su densidad y la
de otra sustancia de referencia& en consecuencia, es una magnitud adimensional +sin
unidades
1onde es la densidad relativa, es la densidad de la sustancia, y es la
densidad de referencia o absoluta.
2ara los l%quidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua
l%quida a la presión de 3 atm y la temperatura de 4 5C. En esas condiciones, la
densidad absoluta del agua destilada es de 3666 *gm-, es decir, 3 *gdm-.
2ara los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de
3 atm y la temperatura de 6 5C.
1,/ Densidad media 0 densidad +untual
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2ara un sistema homog/neo, la e#presión masavolumen puede aplicarse en
cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.
(in embargo, un sistema heterog/neo no presenta la misma densidad en partes
diferentes. En este caso, hay que medir la 7densidad media7, dividiendo la masa delobjeto por su volumen o la 7densidad puntual7 que será distinta en cada punto,
posición o porción 7infinitesimal7 del sistema, y que vendrá definida por:
(in embargo, debe tenerse que las hipótesis de la mecánica de medios
continuos solo son válidas hasta escalas de , ya que a escalas atómicas la
densidad no está bien definida. 2or ejemplo, el tama8o del n"cleo atómico es cerca
de y en /l se concentra la inmensa mayor parte de la masa atómica, por lo
que su densidad +9,;363< *gm es muy superior a la de la materia ordinaria. Es
decir, a escala atómica la densidad dista mucho de ser uniforme, ya que los átomos
están esencialmente vac%os, con prácticamente toda la masa concentrada en el
n"cleo atómico.
1,4 Densidad a+arente
La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales de constitución
heterog/nea, y entre ellos, los porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos
heterog/neos con intersticios de aire u otra sustancia, de forma que la densidad total
de un volumen del material es menor que la densidad del material poroso si se
compactase. En el caso de un material meclado con aire se tiene:
La densidad aparente de un material no es una propiedad intr%nseca del material y
depende de su compactación. La densidad aparente del suelo + se obtiene
secando una muestra de suelo de un volumen conocido a 36= 5C hasta peso
constante.
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1onde:
W SS , 2eso de suelo secado a 36= 5C hasta peso constante.
V S , 0olumen original de la muestra de suelo.
(e debe considerar que para muestras de suelo que var%en su volumen al momento
del secado, como suelos con alta concentración de arcillas 9:3, se debe e#presar el
contenido de agua que pose%a la muestra al momento de tomar el volumen.
En construcción se considera la densidad aparente de elementos de obra, como por
ejemplo de un muro de ladrillo, que contiene ladrillos, mortero de cemento o de yeso
y huecos con aire +cuando el ladrillo es hueco o perforado.
Camios de densidad
En general, la densidad de una sustancia varia cuando cambia la presión o la
temperatura, y en los cambios de estado. En particular sea establecido
emp%ricamente:
9. Cambios
9.3 Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable tambi/n
aumenta.9.9 Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye +si la
presión permanece constante. (in embargo, e#isten notables e#cepciones a esta
regla. 2or ejemplo, la densidad del agua dulce crece entre el punto de fusión +a 6
5C y los 4 5C& algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.
(edición de la densidad
La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. 2ara la
obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y
posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una
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balana, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y
midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplaamiento de un l%quido,
entre otros m/todos.
. Los instrumentos más comunes para medir la densidad son:
.3 El dens%metro, que permite la medida directa de la densidad de un l%quido.
.9 El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, l%quidos
y gases +picnómetro de gas.
. La balana hidrostática, que permite calcular densidades de sólidos.
.4 La balana de >ohr +variante de balana hidrostática, que permite la medida
precisa de la densidad de l%quidos.
$nidades de la densidad
Las unidades de medida más usadas son:
. En el (istema )nternacional de $nidades +()
.3*ilogramo por metro c"bico +*gm-..9gramo por cent%metro c"bico +gcm-..*ilogramo por litro +*gL o *ilogramo por dec%metro c"bico. La densidad
del agua es apro#imadamente 3 *gL +3666 gdm- ? 3 gcm- ? 3 gmL..4gramo por mililitro +gmL, que equivale a +gcm-..=2ara los gases suele usarse el gramo por dec%metro c"bico +gdm- o gramo por
litro +gL, con la finalidad de simplificar con la constante universal de los gases
ideales:
Eercicio*
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Calcula la densidad de una sustancia si sabemos que 39 gr ocupan 4cm.
@ormula: 2?mv
1atos:
m? 39 gr
v? 4cm
(olución: 2?mv
2? 39 gr 4 cm ? grcm
E#O E#ECÍ)ICO
(e le llama +eso es+ec3fico a la relación entre el peso de una sustancia y
su volumen.
)ormula*
2e: pg
(iendo:
2e: el peso espec%fico&
p: la densidad de la sustancia&
g: la aceleración de la gravedad.
$nidad con la ue se mide el +eso es+ecifico*
El peso espec%fico se mide en A> Ae!ton metro c"bico
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Eercicio
Calcular el peso espec%fico del alcohol et%lico con una densidad de <BBB.43 *gm .
@ormula: 2e? pg
1atos:
p: <BBB.43 *gm
g: .B3 ms9
(olución:
2e?pg
2e? +<BBB.43 *gm +.B3 ms9 ? <<4BB3=.3393 A>
E($E
El empuje es una fuera de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de
Ae!ton. la intensidad de la fuera que se ejerce sobre cada unidad de área de la
superficie considerada. >atemáticamente esto significa que la fuera total
e#perimentada por un sistema se acelera con una masa m que es igual y opuesto
a m veces la aceleración a.
)ormula +ara calcular el em+ue*
E?pgv
1onde:
7
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E? Empuje
p? densidad de la sustancia que provoca el empuje +*gm
g? aceleración de la gravedad
v? volumen de la sustancia que recibe el empuje +m
(edida del em+ue*
Las unidades resultantes son A +AEDFA
Eercicio*
$n objeto de = *g se mete en el agua y se hunde siendo su peso aparente en ella de
6 A con una densidad de 9=< *gm y con un volumen de 36 m
@ormula:
E? pgv
1atos:
p? 9=< *gm
v? 36 m
g? .B3 ms9
E? G
(olución:
E? pgv
E? +9=< *gm +.B3 ms9 +36 m? 9=9. A
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RE#I%N
La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuera con la superficie sobre la
cual act"a, es decir, equivale a la fuera que act"a sobre la superficie. Cuanto mayor
sea la fuera que act"a sobre una superficie dada, mayor será la presión, y cuanto
menor sea la superficie para una fuera dada, mayor será entonces la presión
resultante.
)ormula +ara la +resión*
1ónde:
!i+os de +resión*
3.3 2resión absoluta y relativa
!
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En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino
como la presión por encima de la presión atmosf/rica, denominándose presión
relativa, presión normal, presión de gauge o presión manom/trica.
Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosf/rica +P a más la presión
manom/trica +P m +presión que se mide con el manómetro.
3.9 2resión hidrostática e hidrodinámica
En un fluido en movimiento la presión hidrostática puede diferir de la llamada presión
hidrodinámica por lo que debe especificarse a cual de las dos se está refiriendo una
cierta medida de presión.
3. 2resión de un gas
En el marco de la teor%a cin/tica la presión de un gas es e#plicada como el resultado
macroscópico de las fueras implicadas por las colisiones de las mol/culas del gas
con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por lo tanto haciendo
referencia a las propiedades microscópicas del gas:
1"
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2ara un gas ideal con N mol/culas, cada una de masa m y movi/ndose con una
velocidad aleatoria promedio vrms contenido en un volumen c"bico V las part%culas del
gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de
manera estad%stica intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque
y efectuando una fuera neta por unidad de área que es la presión ejercida por el gas
sobre la superficie sólida.
La presión puede calcularse entonces como
+gas ideal
Este resultado es interesante y significativo no solo por ofrecer una forma de calcular
la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica observable, la
presión, con la energ%a cin/tica promedio por mol/cula, 1/2 mv rms² , que es una
magnitud microscópica no observable directamente. Aótese que el producto de la
presión por el volumen del recipiente es dos tercios de la energ%a cin/tica total de las
mol/culas de gas contenidas.
$nidad de medida*
(e mide con manómetros o barómetros, seg"n el caso.
(istema internacional de unidadesHeditar I
• Jigapascal +J2a, 36 2a
• >egapascal +>2a, 36K 2a
• ilopascal +*2a, 36 2a
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• 2ascal +2a, unidad derivada de presión del (), equivalente a un ne!ton por
metro cuadrado ortogonal a la fuera.
(istema cegesimalHeditar I
• Maria
(istema t/cnico gravitatorioHeditar I
• ilogramoNfuera por cent%metro cuadrado +*gfcm9
• JramoNfuera por cent%metro cuadrado +gfcm9
• ilogramoNfuera por dec%metro cuadrado +*gfdm9
Eercicio*
3.N OCuál es la presión ejercida por una fuera de 396 A que act"a sobre una
superficie de 6.646 metros cuadradosG
@ormula: 2? @P
@?396 A P? 6.646 m9 2? G
(olución: 2? @P? 3966.646 m9 ? 666 2a
IDRO#!7!IC&
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La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado
de reposo& es decir, sin que e#istan fueras que alteren su movimiento o posición.
Qeciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse
a la forma del recipiente que los contiene. P esta propiedad se le da el nombre
de fluide.
(on fluidos tanto los l%quidos como los gases, y su forma puede cambiar fácilmente
por escurrimiento debido a la acción de fueras peque8as.
Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principió
de 2ascal y el principio de Prqu%medes.
2rincipio de 2ascal: El principio de 2ascal afirma que la presión aplicada sobre
un fluido no compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con
igual intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente.
2rincipio de Prqu%medes: El principio de Prqu%medes afirma que todo cuerpo sólido
sumergido total o parcialmente en un fluido e#perimenta un empuje vertical y hacia
arriba con una fuera igual al peso del volumen de fluido desalojado.
El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido,
ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, /ste flotará
y estará sumergido sólo parcialmente.
)ormula*
2? d.h.g
Es igual al producto de la densidad d del fluido, por la profundidad h y por la
aceleración de la gravedad.
$nidad de medida*
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Jigapascal +J2a, 36 2a
>egapascal +>2a, 36K 2a
ilopascal +*2a, 36 2a
2ascal +2a, unidad derivada de presión del (), equivalente a un ne!ton por metro
cuadrado ortogonal a la fuera.
Eercicio*
OCuál es la presión hidrostática de una profundidad de 3966 m con una densidad de
36 *gmG
@ormula: 2? d.h.g
1atos: d: 36 *gm h? 3966 m g? .B3 ms9
(olucion: 2? d.h.g? +36 *gm +3966 m +.B3 ms9? 33<<96 2a
CONC'$#ION14
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1espu/s de haber investigado y le%do estos temas llegue a la conclusión de que
cada uno de ellos relacionan ya que habla de las propiedades de los solidos, l%quidos
y gases. Lo que son los l%quidos y gases se le llaman fluidos porque carecen de
forma propia y se adoptan a la forma del recipiente que los contiene.
Lo que es densidad es la relación entre la masa y el volumen de una sustancia ya
que su cociente dependerá de la masa que tenga el cuerpo y el espacio que ocupa
este. Entonces entre más denso sea el cuerpo mayor es su masa y su volumen.
El peso espec%fico es el resultado del peso de un cuerpo y su volumen, entonces
como sabemos el peso es la fuera de atracción que ejerce la gravedad y el volumen
es el espacio que ocupa un cuerpo, de esta manera obtenemos el peso espec%fico.
Lo que es empuje es una fuera de reacción entonces es el resultado obtenidodespu/s de haber aplicado una fuera que seria la acción. 2ara obtener el empuje
necesitamos saber la densidad de la sustancia que provoco el empuje, el volumen de
la sustancia que recibe el empuje y la fuera de gravedad ya que es la que atrae la
sustancia a la superficie.
2resión es la relación entre la fuera y la superficie sobre la cual se aplica, esto
quiere decir que cuando por ejemplo ponemos un traste sobre el agua esta no se
hundirá ya que tiene una fuera ejercida que es su peso y la superficie que es elagua tiene ciertos efectos que hace que haiga una presión para que el traste no se
hunda.
En el caso de la hidrostática es la que estudia fluidos en estado de reposo esto
quiere decir que no e#istan fueras que cambien su movimiento o posición. Como lo
se menciono anteriormente los fluidos son lo que carecen de forma propia y adoptan
a la forma del recipiente que las contiene. Ps% que cuando sumergimos un objeto en
fluido este necesariamente no se hundirá si el empuje ejercido es mayor que el pesoen este caso flotara.
RE)ERENCI&# CON#$'!&D&#
3. https:es.!i*ipedia.org!i*i1ensidad
15
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9. http:definicion.dedensidad
. https:es.!i*ipedia.org!i*i2esoRespecSCSP1fico
4. http:!!!.quimicayalgomas.comfisicapesoNespecificoNconceptoNyN
problemas
=. https:es.!i*ipedia.org!i*iEmpuje
K. https:!!!.fisicalab.comejercicio<K6
<. https:es.!i*ipedia.org!i*i2resiSCSMn
B. http:!!!.natureduca.comfisRestafluRpresion63.php
. https:es.!i*ipedia.org!i*iTidrostSCSP3tica
16
