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Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Ingeniería
Fecha: 27 de septiembre de 2018
Semana II
Los profesores participantesactualizarán sus conocimientos sobrelos conceptos básicos de Física yTermodinámica, para la imparticiónde sus clases teóricas y prácticas,obteniendo modelos matemáticos conayuda de la herramienta Excel.
02/10/2018 2M del Carmen Maldonado Susano
Objetivo
Fluidos
Es aquella sustancia que debidoa su poca cohesiónintermolecular carece de formapropia y adopta la forma delrecipiente que lo contiene.
Es una sustancia que existecomo un medio continuo.
Se caracteriza por una bajaresistencia a fluir.
Presión
Es una cantidad escalarque representa lamagnitud de la fuerza (F)normal que actúa en cadaunidad de área (A).
A
FP
Matemáticamente se puedeexpresar:
F: Fuerza perpendicular (N)A: área (m2)P: Presión (Pa)
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En fluidos se llamapresión y en sólidos sellama esfuerzo.
Pregunta
Una pareja caminando
http://imagenesconamor.org/imagenes-de-parejas-caminando-por-la-playa-enamorados/imagenes-de-amor/attachment/imagenes-de-parejas-caminando-por-la-playa-enamorados-4/
en el lodo
¿Quién ejercería mayor presión ?
¿Ella o él ?
¿Quién ejercería mayor presión ?
Ella porque su tacón es de menor
área
“A menor áreamayor presión”
Si la fuerza aplicada es la misma
Presión hidrostática
Es la presión ejercida sobre elfondo de un recipiente quecontiene un líquido en reposo.
W
En los sistemas en reposo, lapresión es uniforme en todas lasdirecciones horizontales,alrededor de un volumenelemental de fluido.
La presión es la mismahorizontalmente
Sin embargo, la presión puedevariar dentro del sistema en elcaso de un fluido en presencia deun campo gravitatorio.
P: Presión (Pa)g: aceleración gravitatoria (m/s2)y: altura (m)
hP g h
Presión manométrica
Se puede medir con un manómetro diferencial.
Matemáticamente, se expresa como:
Pman: Presión manométrica (Pa)g : aceleración gravitatoria (m/s2)h : altura (m) : densidad (kg/m3)
hgPman
Presión hidrostática
Presión atmosférica
Es la presión que ejerce la atmósferasobre el planeta Tierra.
Planeta Tierra
También se define como lapresión ejercida por unacolumna de mercurio de 760mm, con una aceleracióngravitatoria de 9.81 m/s2.
Matemáticamente, se calcula de lasiguiente manera:
HgHgatm hgP
Patm: Presión atmosférica (Pa)g : aceleración gravitatoria (m/s2)h : altura del mercurio (m) : densidad (kg/m3)
Densidad del mercurio es de:
313600
m
kgHg
Barómetro de Torricelli
760 mm de Mercurio
Patm = 101325 [Pa]
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583 mm de Mercurio
Patm = 77144 [Pa]
La presión atmosférica varía con ellugar de la Tierra.
g = 9.81 m/s 2
Patm = 101396 [Pa]
A nivel del mar
g = 9.78 m/s 2
Patm = 77144 [Pa]
Ciudad de México
Presión absoluta
Es la presión medida sobreuna escala a partir de lapresión “0” o una presión devacío absoluto.
atmmanabs PPP
Gradiente de Presión
Es la relación de la variación de lapresión (dP) con el cambio deprofundidad (dy) dentro de unfluido.
dPg
dy
Si la densidad se mantieneconstante.
Si la aceleración de la gravedades constante, entonces
dP g dy
Integrando ambos miembros:
dP g dy
2 2
1 1dP g dy
)(1212
yygPP
Si hablamos de alturas
Si hablamos de profundidades
)(1212
yygPP
)(1212
yygPP
Práctica No. 4 Excel
En el laboratorio de Física Experimental se realizó elexperimento de fluidos estáticos. Se midió la presiónmanométrica y la profundidad en diversos puntos, seobtuvieron los siguientes resultados, ver Tabla 1.Con base en ello, determine:
a) Modelo gráfico y matemático de P=f(h)b) Módulo del peso específico del fluidoc) Densidad del fluido empleadod) %Error de exactitud
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Abrimos una hoja en blanco de excel
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Capturamos la Tabla 1
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Capturamos en donde vamos a calcular los datos
Empezamos a calcular el valor de la pendiente=pendiente(valores y, valores x)
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Calculamos los promedios de X y Y
=promedio (valores y)
=promedio (valores x)
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Empezamos a calcular la pendiente
b= Y – (m X)
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Obtener el valor de la densidad del agua experimental y su porcentaje de Exactitud
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Obtener el valor de la densidad del agua experimental y su porcentaje de Exactitud
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a) Modelo MatemáticoPman [Pa] = 9635.71 [Pa/m] h [m] + 21.33 [Pa]
b) Módulo del peso específico9635.71 [N/m3]
c) Densidad del fluido985.25 [kg/m3]
d) %E = 98.52 [1]
Práctica No. 5 Excel
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Los alumnos de Fundamentos de físicarealizaron el experimento de fluidos yobtuvieron los siguientes resultados que semuestran en la tabla. Determine:
a) Modelo gráfico y matemáticob) Valor del Módulo del peso específicoc) Valor de la presión atmosférica
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Capturamos la Tabla 2
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Capturamos en donde vamos a calcular los datos
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Calculamos la pendiente, promedio de Y promedio de X y la ordenada
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a) Modelo MatemáticoPman [Pa] = 9635.71 [Pa/m] h [m] + 77145 [Pa]
b) Módulo del peso específico9635.71 [N/m3]
c) Valor de la Presión atmosférica, es la ordenadaal origen77145 [Pa]
Práctica No. 6 Excel
Gradiente de Presión
Determinar la masa de la válvula de unaolla de presión para que opere a 1.985[bar].
Si la sección transversal de la aberturadel conducto de la olla es de 4 [mm2].
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Con un barómetro se miden laspresiones atmosféricas en la azotea y alpie de un edificio y resultan 90.0 y 98.0[KPa].
Si la densidad del aire es 1.0 [kg/m3],¿cuál es la altura del edificio?
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Un pez nada 5 [m] bajo la superficie delagua.Calcule el aumento en la presión que seejerce sobre el pez, al zambullirse hastauna profundidad de 25 [m] bajo lasuperficie
https://es.123rf.com/imagenes-de-archivo/peces_caricatura.html
Conversiones
1 bar = 100000 [Pa]1 atm = 101325 [Pa]
En 1 m3 caben 1000 litros1 litro = 1000 ml
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Revisión
Notas de TermodinámicaGabriel León de los SantosDepartamento de Sistemas EnergéticosFI-UNAM
BibliografíaBibliografía
Bibliografía
Física UniversitariaVolumen 1
Sears, Zemansky
Young, Freedman
Ed. Pearson Addison Wesley
BibliografíaBibliografía
