Laboratorio 1: “Presión

hidrostática”

Objetivo general

Ejecutar y comprender la presión hidrostática y profundidad dada en diversos líquidos y cómo actúan sobre estos.

Objetivos específicos

Graficar distintas muestras de líquidos con su respectiva profundidad y presión hidrostática.

Calcular la presión hidrostática por medio de la Applet con diferentes valores de profundidad.

Evidenciar las diferencias del comportamiento de los líquidos en distintos valores de profundidad y presión hidrostática.

Introducción

En este trabajo se espera comprender y aplicar la dinámica de fluidos y sus diferentes ramas. Esta se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento, basándose en el contorno que rodea al líquido y además en la hipótesis del “medio continuo”.

De los fluidos en movimiento se distinguen diferentes tipos de fluidos, dentro de los que se destacan; el fluido turbulento, el cual es irregular debido al efecto producido por la fricción, y el fluido estacionario, el que presenta trayectoria uniforme, debido a que no se cruzan las partículas y su velocidad permanece constante. También se puede clasificar como flujo ideal.

La presión hidrostática será fundamental en el desarrollo de este trabajo, puesto que será una de las variables en cuestión, dicho concepto se define como presión o fuerza que el peso de un fluido en reposo puede llegar a provocar. Ahora bien si esta se encuentra en una base, calculando la fuerza vertical y el área de la base; la ecuación que se desprende es

Esta posee tres grandes ramas que son la presión absoluta, la presión atmosférica y la presión manométrica.

Dx1 = v1Dt

P = h r g

Variables

Independiente : Es aquella cuyos valores no dependen de los valores de otras variables.

Profundidad: Es la distancia de un elemento con respecto a un plano horizontal de referencia cuando dicho elemento se encuentra por debajo de la referencia. (Real Academia Española, 2001).

Dependiente : Es aquella cuyos valores dependen de los valores de otras variables.

Presión Hidrostática: Es la presión que se define como, fuerza por unidad de superficie de los fluidos en estado de reposo sobre las paredes del líquido que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido. (Real Academia Española, 2001). Como esta presión se debe al peso del líquido, dependerá de la densidad, la gravedad y la profundidad.

Procedimiento experimental

En primera instancia se recurrió a la siguiente página http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/applets/Fendt/physesp/prhidrost.htm ; con el fin de ingresar al Applet interactivo de física que la docente subió al portal, y así poder recolectar datos de los distintos tipos de fluidos.

Posteriormente una vez seleccionado el Applet se escoge el líquido, en este caso el etanol, para lo cual se inicia colocando una profundidad de 1 cm, en donde se observa los valores de presión hidrostática, luego se procedió a colocar otras cuatro profundidades y se anotaron. Este mismo proceso, se llevó a cabo tres veces con los líquidos restantes que fueron el agua y benceno respectivamente.

Luego de tener estos datos, se adjuntaron en una tabla de Excel, con la cual se desarrollaron distintos gráficos de los tres diferentes líquidos, en presión hidrostática v/s profundidad.

Se prosiguió a calcular pendiente e intercepto, y con estos resultados se lograron explicar físicamente.

Materiales

Computador (con el programa Excel y Word) Cuaderno Lápiz Applet Calculadora

Montaje

Análisis

1.- Grafique presión hidrostática versus profundidad, para los tres diferentes líquidos. ¿Qué tipo de grafica se obtiene? Justifique su respuesta.

Etanol

Profundidad (cm)Presión hidrostática (Pa)

1 0,771,7 1,32,3 1,82,7 2,13,6 2,84,2 3,3

5 3,9

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

R² = 0.999868766943815

Presión hidrostática v/s Profundidad Etanol

Profundidad (cm)

Pres

ión

hidr

ostá

tica

(Pa)

Agua

Profundidad (cm)Presión hidrostática (Pa)

1 0,981,7 1,72,3 2,32,7 2,63,6 3,54,2 4,1

5 4,9

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

1

2

3

4

5

6

R² = 0.999507971406855

Presión hidrostática v/s Profundidad Agua

Profundidad (cm)

Pres

ión

hidr

ostá

tica

(Pa)

Benceno

Profundidad (cm)Presión hidrostática (Pa)

1 0,861,7 1,52,3 22,7 2,33,6 3,14,2 3,6

5 4,3

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

R² = 0.999765699932037

Presión hidrostática v/s Profundidad Benceno

Profundidad (cm)

Pres

ión

hidr

ostá

tica

(Pa)

1.-. ¿Qué tipo de grafica se obtiene? Justifique su respuesta.

Se obtiene una línea recta, ya que el coeficiente de correlación lineal tiende a ser uno; esto es un gráfico de proporcionalidad directa. Significa que al aumentar una de las variables, aumenta proporcionalmente la otra.

2.- En el caso de que las gráficas sean rectas calcule el valor de la pendiente e intercepto y diga cuál es el significado físico de cada uno.

Lo anterior se define mediante la siguiente ecuación:

y=mx+c, siendo en este caso

m: pendiente = y2− y1

x2−x1

y: presión hidrostática

x: profundidad

c: intercepto

Ahora lo calcularemos para los diferentes gráficos:

Para el caso uno (Etanol) m=3,3−1,34,2−1,7

= 22,5

=0,8 pendiente

y=0,8x+c

3,3=0,8 x4,2+c

3,3−0,8 x4,2=¿

−0,06=c Intercepto

Para el caso dos (Agua) m=y2− y1

x2−x1

=4,1−2,64,2−2,7

=1,51,5

=1 Pendiente

y=1 x+c

4,1=1x 4,2+c

4,1−4,2=c

−0,1=c∴ y=1 x−0,1 Intercepto

Para el caso tres (Benceno) m=y2− y1

x2−x1

=4,3−3,65−4,2

=0,88 Pendiente

y=0,88x+c

y=0,88x 5+c

c=4,3−4,4

c=−0,1∴ y=0,88 x−0,1 Intercepto

y=mx+c

m: pendiente y representa al peso específico (Pe) el cual es igual a p*g

y: presión

x: profundidad

3.- ¿Todos los líquidos se comportan de la misma manera? Justifique su respuesta.

Sí, debido a que en todo, la pendiente es similar, variando solo por la diferencia de densidades. Se comportan de la misma manera visualizada en el gráfico.

4.- Existe alguna relación entre la densidad del líquido y la presión hidrostática. Justifique su respuesta.

La relación principal es que al poseer el líquido una mayor densidad la presión hidrostática será mayor, justificado por el principio de Arquímedes. Este es un principio físico que afirma que, un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Y se formula así: Empuje = peso = Pf * g * V.

O bien Donde E es el empuje, ρf es la densidad del fluido, V el ¨volumen de fluido desplazado¨ por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar.

Conclusiones

Se pudo verificar que a mayor densidad mayor presión, por ejemplo el agua va a

ejercer menor presión sobre el recipiente que el mercurio y la relación presión profundidad es a mayor profundidad mayor presión.

Se demostró en los gráficos que existe una relación directamente proporcional, entre la densidad del líquido y la profundidad.

También se mostró que la presión de un líquido depende de la profundidad y de la densidad del líquido.

BIBLIOGRAFIA

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• Ditutor. (s.f.). Variable dependiente. Recuperado el 17 de Agosto de 2015, de DITUTOR: http://www.ditutor.com/funciones/variable_dependiente.html

• Ditutor. (s.f.). Variable Independiente. Recuperado el 17 de Agosto de 2015, de DITUTOR: http://www.ditutor.com/funciones/variable_independiente.html

• Fendt, W. (09 de Marzo de 1999). Presión Hidrostática en líquidos. Recuperado el 16 de Agosto de 2015, de http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/applets/Fendt/physesp/prhidrost.htm

• Real Academia Española. (s.f.). Hidrostática. Recuperado el 17 de Agosto de 2015, de Real Academia Española: http://buscon.rae.es/drae/srv/search?id=ja7DR5zUUDXX2vENbRa7%7CL548gr34DDXX2R8Zjoxq

• Real Academia Española. (s.f.). Profundidad. Recuperado el 17 de Agosto de 2015, de Real Academia Española: http://buscon.rae.es/drae/srv/search?val=profundidades