Clase 1 Física Hidraulica

5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com

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Propiedad Intelectual Cpech

Física Hidráulica

Clase 1: Principios de Fluidos



Objetivos

Al término de la unidad, usted deberá:

Caracterizar y analizar los estados de la materia.

Analizar densidad y su ecuación.

Analizar peso específico y su ecuación.

Caracterizar y analizar el concepto de presión.

Analizar los vasos comunicantes.

Analizar y comprender el principio de Pascal.



Estados de la materia

El mundo que nos rodea está formado por tres tipos demateriales fáciles de reconocer: sólidos, líquidos y gases. Ladiferencia fundamental entre ellos es la forma en que actúanlas fuerzas entre los átomos y las moléculas que componen lasustancia.

Fuente: monografias.com/trabajos63

Sólido Líquido Gaseoso



Tienen una forma bien definida yes difícil comprimirlos. En ellos,las fuerzas intermoleculares sonmuy intensas.

Fuente: kalipedia.com

Estados de la materiaSólidos



Tienen un volumen biendefinido, pero su forma seadapta al recipiente que loscontiene. Se tiene, entonces,

fuerzas intermolecularesdébiles; las moléculas seseparan con facilidad.

Fuente: Kalipedia.com

Fuente: portalmagallanes.com

Estados de la materiaLíquidos



No tienen forma ni volumendefinido y pueden fluir librementeocupando todo el espaciodisponible, adaptándosecompletamente al recipiente quelos contiene.

Las fuerzas intermolecularesprácticamente son cero.

Fuente: astroyciencia.com

Fuente: portalmotos.com

Estados de la materiaGases



Cabe mencionar la existencia de un cuarto estado, llamado deplasma. Por ejemplo, un rayo está en ese estado.

Fuente: tenos.files.wordpress.com Fuente: pilardetodos.com.ar

Estados de la materiaPlasma



Es una medida de cuanto material se encuentra comprimidoen un espacio determinado; es la cantidad de masa porunidad de volumen.

Fuente: construnario.comUnidades para la densidad

S.I.: [kg/m3]

C.G.S.:[g/cm3

]

V m

FluidosDensidad absoluta ( )



Fuente: allafrance.com

Es la razón entre la densidad absoluta de una sustancia y ladensidad absoluta de otra sustancia que se toma comopatrón. Por ejemplo, si tomamos como patrón el agua sería:

Densidad del agua:S.I.: 1000[kg/m3]

C.G.S.: 1[g/cm3]

agua

ciasus R

tan

FluidosDensidad absoluta ( ) R



Fuente: express.howstuffworks.com

Las sustancias menos densas flotansobre las sustancias más densas. Por

ejemplo, el aceite flota en el agua y el

hielo en el mar como los iceberg.

Fuente: farm4.static.flickr.com

FluidosDensidad y flotabilidad



Fuente: sportservice2021.com

Es el peso de un cuerpo porunidad de volumen.

Unidades para el peso específico

S.I.: [N/m3]

C.G.S.:[dina/cm3]

gV

P

FluidosPeso especifico ( )



A) 1:4

B) 2:1

C) 1:2

D) 4:1

E) 6:2

Ejemplo 1

Una sustancia A con peso específico γ tiene un peso mg, ocupa unvolumen V. Otra sustancia B ocupa el mismo volumen V, pero supeso es el doble, luego la relación entre los pesos específicos delas sustancias A y B es

CAnálisis



Cuando un cuerpo se encuentra inmerso en un

fluido, éste ejerce una fuerza sobre el cuerpo,en forma perpendicular a la superficie del

cuerpo y a su vez el fluido ejerce fuerza sobre el

recipiente que lo contiene.

Propiedades:

• La presión en un punto de un fluido en reposo

es igual en todas las direcciones.

• La presión en un mismo plano horizontal en el

interior de un fluido en reposos es la misma.

FluidosPresión



Fuente 1.bp.blogspot.com

Fuerza perpendicular que seejerce por unidad de área.

Unidades para la presión

S.I.: Pascal [N/m2]

C.G.S.: Baria [dina/cm2] Fuente geeknazgul.files.wordpress.com

A

F P

FluidosPresión



A

PP fluido

Presión que ejerce el fluido sobre todos los cuerpos sumergidos enél y que depende del peso de la columna sobre el cuerpo y delárea de contacto.

A

mg

. h

FluidosPresión dentro de un fluido

A

gmP

fluido

A

V g

A

V gP fluido

fluido



A

PP fluido

Presión que ejerce el fluido sobre todos los cuerpos sumergidos enél y que depende del peso de la columna sobre el cuerpo y delárea de contacto.

A

mg

. h


A

gmP

fluido

A

V g

A

V gP fluido

fluido

hgP fluido



La presión a la cual es sometido un cuerpo qué estásumergido en un fluido, dependerá de la densidad delfluido, de la gravedad, y de la profundidad a la cuál esté.

ρ es densidad.

g aceleración de la gravedad.

∆h es profundidad.

hgP fluido

A

mg

. hh

P




1 [atm] = 760 [torr]

1 [atm] =76 [cm Hg]

1 [mm Hg] = 133 [Pascales]

1 [Pascal] = 10 [barias]

1 [milibar] = 0,76 [mm Hg]

Fuente: vulnerabilityteam.files.wordpress.com

FluidosUnidades de presión dentro de un

fluido



Es el instrumento que permite medir la presión atmosférica y la altitud(altura).

FluidosBarómetro



Consiste en un tubo de vidrio, de longitud superior a 76 cm ycerrado por un extremo, que se llena de mercurio y se inviertesobre un recipiente también con mercurio. El mercurio deltubo desciende hasta una altura aproximada de 76 cm. Estamedición fue realizada a nivel del mar.

Fuente: ve.kalipedia.com

FluidosBarómetro de torricelli



Fuente: img146.imageshack.us

FluidosBarómetro de torricelli



Presión que ejerce la atmósfera sobre todos los cuerpos que estánsumergidos en él y sobre una determinada superficie. Se puededeterminar a través de Torricelli.

HgPP 0

Hg Hg hgP 0

ms

m

m

KgP 76,08,9600.13

230

PaP 293.1010

atmP 10

Hg

P0

Ph

FluidosPresión atmosférica



Presión atmosférica dependeexclusivamente de la alturarespecto al nivel del mar.

Fuente: cneq.unam.mx

Unidades para la presión atmosféricaS.I.: 1 [atm]=101.300 [Pascales]

C.G.S.: 1[atm]= 1.013.000 [Barias]

PaPaP 300.101293.1010

atmP 10

FluidosPresión atmosférica



Para un cuerpo que estásumergido a una profundidadΔh, se tiene la siguienteecuación para la presión.

Fuente: ola.icmyl.unam.mxhgPP

0

Donde:

ρ = densidad del fluido.

Δh = profundidad.

g = aceleración de gravedad.

P0 = presión atmosférica h

P

0P

FluidosPresión bajo el nivel del mar



Para un cuerpo que está sobre elnivel del mar, a una altura h, setiene la siguiente ecuación para lapresión

Fuente: bajocoste.com

hgPP

0

Donde:

ρ = densidad del fluido.

Δh = altura.

g = aceleración de gravedad.

P0 = presión atmosférica h

P

0P

FluidosPresión sobre el nivel del mar



hgPPP absolutaamanométric 0

Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta oreal y la presión atmosférica. Se aplica tan solo en aquellos casos en losque la presión es superior a la presión atmosférica.

FluidosPresión absoluta o manométrica



Ejemplo 2

CAnálisis

La figura muestra tres recipientes que contienen líquidosdistintos a una misma altura h . Si la densidad de S es1[g/cm 3]; la de Q es 2[g/cm 3]; y la de R es 3[g/cm 3], escorrecto afirmar que sus presiones ordenadas en formadecreciente son:

A) P S > P Q > P R B) P S > P R > P Q C) P R > P Q > P S

D) P Q > P S > P R E) P Q > P R > P S



Instrumento compuesto por varios depósitos comunicados en suparte inferior por una base común. Si se vierte un líquido en suinterior, alcanza la misma altura en cada uno. Simultáneamente, a lamisma profundidad, el líquido registra igual presión.

Fuente: webdelprofesor.ula.ve Fuente: bibliocad.com

FluidosVasos comunicantes



Con líquidos diferentes, las alturas de losniveles son inversamente proporcionales a lospesos específicos. A mayor peso específico,menor altura y viceversa.

21PP

2211hghg

Donde:

P1 y P2 = presión ejercida por cada fluido en el fondoρ1 y ρ2 = densidades de los fluidos.Δh1 y Δh2 = alturas de cada líquido.g = aceleración de gravedad.

∆h1 ∆h2

FluidosVasos comunicantes con

líquidos diferentes



La presión que se ejerce sobre un punto de un fluido, setransmite íntegramente y con la misma intensidad entodas direcciones.

Fuente: hidrostatica.galeon.com

Fluidos

Principio de Pascal



Entre las aplicaciones, tenemos: Los frenos hidráulicos

Elevadores hidráulicos

La prensa hidráulica.

Esta última se puede utilizar como un verdaderomultiplicador de fuerza.

Por igualdad de presiones se tiene:

21PP

Fluidos: Principio de Pascal

1221

2

2

1

1 AF AF A

F

A

F



La figura de este ejercicio muestra a un niño que levanta un automóvil

con la ayuda de un elevador hidráulico. El auto pesa 8.000 [N] ydescansa en un pistón cuya área es de 2.000 [cm²]. Determina el valor

de la fuerza que el niño está ejerciendo, si se sabe que el área del

pistón que empuja es de 25 [cm²].

A) 100 [N]

B) 200 [N]

C) 250 [N]

D) 300 [N]

E) 800 [N]

Ejemplo 3

AAplicación



Densidadrelativa

Pesoespecífico

Síntesis de la clase

Estados de la materia(sólido, líquido, gaseoso)

Densidad

V P

V m

agua

ciasus R

tan



Presión

Puede medir:

Presión en líquidos

A

F P

hgPlíquido

Cumple:

21PP

Principio de Pascal

Presión atmosférica

PaatmP 300.10110

Síntesis de la clase



Ejemplo Final

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