INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIA BIOLGICAS UNIDAD SANTO TOMAS QUMICA FARMACUTICA INDUSTRIAL PRCTICA No. 5 PRESIN HIDROSTTICA EQUIPO: No. 5 INTEGRANTES:

Cervantes Rodrguez Juan CarlosJacobo Luna Miguel ngel German Gaspar Jennifer Lisset MATERIA: LABORATORIO DE FSICA

PROFESORA: ROSA MARIA CERVANTES GRANADOS GRUPO:2FV2 FECHA: 01 de julio de 2015 PRESIN HIDROSTTICAObjetivo:

- Determinar experimentalmente, la expresin matemtica de la presin (absoluta), en cualquier punto de un lquido en reposo en funcin de su profundidad y densidad del lquido.Ecuacin fundamental de la hidrostticaP= f (h,p)

- obtener una ecuacin emprica de dos variables.

Introduccin:

fluido Cualquier sustancia que pueda fluir; por lo tanto incluye a lquidos y gases.

PresinFuerza por unidad de superficie que ejerce un lquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie. En las superficies de un fluido en reposo, ya sean externas (las que lo delimitan), o bien internas (superficies imaginarias que lo atraviesen) slo puede haber fuerzas normales y distribuidas en toda el rea.De acuerdo a la tercera ley de Newton, el lquido tambin ejerce fuerzas de igual magnitud pero opuestas sobre dichos cuerpos La presin absoluta (P) en un punto de un fluido es la fuerza normal por unidad de rea que hay en l: P= dF/dA

Presin relativaLa presin relativa (Pr) es la diferencia que existe entre la presin absoluta P y la presin atmosfrica (Patm.)en cualquier punto de algn fluido. Presin Hidrosttica es la presin o fuerza que el peso de un fluido en reposo puede llegar a provocar. Presin que experimenta un elemento por el solo hecho de estar sumergido en un lquido.

Densidad La densidad, conocida tambin como la masa especifica, se define como la cantidad de masa de una sustancia que es capaz de desplazar un cierto volumen y su cociente resulta de dividir la masa de una sustancia dada entre el volumen que ocupa. La expresin matemtica para calcular la densidad es: Densidad = masa/ volumenPeso especficoEl peso especfico en algn punto de una sustancia es el peso entre la unidad de volumen que hay en l, y si la sustancia es homognea se calcula as: y = w/V

En donde w es el peso y V su volumen, y sabemos que w=mg; por lo que y = pg

lo que implica que en un lugar determinado de la Tierra el peso especfico es directamente proporcional a su densidad.

Procedimiento Experimental:

Material:

4 lquidos de diferente densidad

1 probeta de 500ml

1 tubo lastrado

15 balines

1 balanza granataria

1 vernier

1 pipeta volumtrica de 50 ml

1 vaso de precipitado de 50 ml

Desarrollo experimental:

Se pesan el tubo lastrado y los balines, despus, se Llena la probeta con uno de los lquidos y se introduce el tubo lastrado sin balines, se mide la profundidad que alcanza su base y se registra;ahora se van agregando los balines, de 3 en tres en el interior del tubo lastrado, y se determina la profundidad alcanzada, as sucesivamente.

Tomar con la pipeta su volumen de 50ml de un lquido y determinar la masa para calcular la densidad. Repetir todo el proceso con los dems lquidos.

Masa del baln (mb)= 2.05 g

Masa del tubo (mt)= 60.3 g

Dimetro del tubo (dt)=2.3 cm

Gravedad 980 cm/s2

Presentacin de Datos: Nmero de balines: 15Masa del Baln: 2gPeso de tubo lastrado: 60,3g Dimetro de tubo lastrado: 23mm Lquidos: Alcohol, Agua, Glicerol, Leche y SueroEje Y= Nmero de Balines. Eje X= Profundidad (centmetros)AlcoholAguaGlicerolSueroLeche

Eje YEje XEje YEje XEje YEje XEje YEje XEje YEje X

016.21014.4013014014

218.6315.8314.4315.6314.6

419.6617.2615.8617615.9

621918.8917.2918.4917.5

822.212201218.61219.81218.8

1023.41521.615201521.21520.4

Procederemos a transformar los datos en Y del objeto sumergido a masa. A continuacin tabla de datos y grfica correspondiente. Eje Y= masa (gramos)Eje X= Profundidad (centmetros)AlcoholAguaGlicerolSueroLeche

Eje YEje XEje YEje XEje YEje XEje YEje XEje YEje X

60.316.2160.314.460.31360.31460.314

64.318.666.315.866.314.466.315.666.314.6

68.319.672.317.272.315.872.31772.315.9

72.32178.318.878.317.278.318.478.317.5

76.322.284.32084.318.684.319.884.318.8

80.323.490.321.690.32090.321.290.320.4

Ahora transformaremos los datos en Y de la masa en Presin relativa, Calculando con la ecuacin: Pr= . A continuacin tabla de datos y su grfica correspondiente:

Eje Y= Presin relativa (dinas/cm2)Eje X= Profundidad (centmetros)AlcoholAguaGlicerol

Eje Y= PrEje XEje Y= PrEje XEje Y= PrEje X

16356.69916.2116356.69914.416356.69913

17441.72118.617984.23115.817984.23114.4

18553.86819.619611.76417.219611.76415.8

19611.7642121239.29618.821239.29617.2

20696.78522.222866.8282022866.82818.6

21781.80723.424494.3621.624494.3620

SueroLeche

Eje Y= PrEje XEje Y= PrEje X

16356.6991416356.69914

17984.23115.617984.23114.6

19611.7641719611.76415.9

21239.29618.421239.29617.5

22866.82819.822866.82818.8

24494.3621.224494.3620.4

Ahora los datos en Y sern transformados a Presin absoluta con P0= Pr + Patm. A continuacin tabla de datos y grfica correspondiente: Eje Y= Presin absoluta (dinas/cm2)Eje X= Profundidad (centmetros)AlcoholAguaGlicerol

Eje Y= PrEje XEje Y= PrEje XEje Y= PrEje X

793926.69916.21793926.69914.4793926.69913

795011.72118.6795554.23115.8795554.23114.4

796123.86819.6797181.76417.2797181.76415.8

797181.76421798809.29618.8798809.29617.2

798266.78522.2800436.82820800436.82818.6

799351.80723.4802064.3621.6802064.3620

Suero Leche

Eje Y= PrEje XEje Y= PrEje X

793926.69914793926.69914

795554.23115.6795554.23114.6

797181.76417797181.76415.9

798809.29618.4798809.29617.5

800436.82819.8800436.82818.8

802064.3621.2802064.3620.4

Tratamiento de datos:

Alcohol

X Y X(Y) X

16.21793926.69912869551.79262.76

18.6795011.72114787218.01345.96

19.6796123.86815604027.81384.16

21797181.76416740817.04441

22.2798266.78517721522.63492.84

23.4799351.80718704832.28547.56

= 121.01 = 4779862.64

= 96427969.56= 2474.28

Y = na+ (X)bSustituyendo: 4779862.64= 6 + 121.01b (1)

(xy) = (x)a+ (x)b Sustituyendo: 96427969.56= 121.01a + 2474.28b (2)

Resolviendo simultneamente el sistema de ecuaciones (1) y (2) obtenemos:

a= 781024.4883b= 774.446

Ecuacin Emprica: P0=781024.48+(0.810) hDonde P0= Presin absoluta (dinas/cm2) y h= Profundidad (cm)Con h [16cm , 24cm]

Agua

X Y X(Y) X

14.4793926.69911432544.47207.36

15.8795554.23112569756.85249.64

17.2797181.76413711526.34295.84

18.8798809.29615017614.76353.44

20800436.82816008736.56400

21.6802064.3617324590.18466.56

= 107.8= 4787973.178= 86064769.16= 1972.84

Y = na+ (X)bSustituyendo: 4787973.178= 6 + 107.8b (1)

(xy) = (x)a+ (x)b Sustituyendo: 86064769.16= 107.8a + 1972.84b (2)

Resolviendo simultneamente el sistema de ecuaciones (1) y (2) obtenemos:

a= 77626.6838b= 1133.701996

Ecuacin Emprica: P0=77626.6838 + hDonde P0= Presin absoluta y h= ProfundidadCon h [14cm , 22cm]

Glicerol

XYX(Y)X

13793926.69910321047.09169

14.4795554.23111455980.93207.36

15.8797181.76412595471.87249.64

17.2798809.29613739519.89295.84

18.6800436.82814888125345.96

20802064.3616041287.2400

= 99= 4787973.178= 79041431.98= 1667.8

Y = na+ (X)bSustituyendo: 4787973.178= 6 + 99b (1)

(xy) = (x)a+ (x)b Sustituyendo: 79041431.98= 99a + 1667.8b (2)

Resolviendo simultneamente el sistema de ecuaciones (1) y (2) obtenemos:

a= 778813.9497b= 1162.52

Ecuacin Emprica: P0=778813.9497 + 1.26 hDonde P0= Presin absoluta y h= ProfundidadCon h [13cm , 20cm]

Suero

XYX(Y)X

14793926.69911114973.8196

15.6795554.23112410646243.36

17797181.76413552090289

18.4798809.29614698091338.56

19.8800436.82815848649.2392.04

21.2802064.3617003764.4449.44

= 106= 4787973.18= 84628214.5= 1908.4

Y = na+ (X)bSustituyendo: 4787973.18= 6 + 106b (1)

(xy) = (x)a+ (x)b Sustituyendo: 84628214.5= 106a + 1908.4b (2)

Resolviendo simultneamente el sistema de ecuaciones (1) y (2) obtenemos:

a= 777879.115b= 1138.665

Ecuacin Emprica: P0=777879.115 + 1.03 hDonde P0= Presin absoluta y h= ProfundidadCon h [14cm , 22cm]

Leche

XYX(Y)X

14793926.69911114973.8196

14.6795554.23111615091.8213.16

15.9797181.76412675190252.81

17.5798809.29613979162.7306.25

18.8800436.82815048212.4353.44

20.4802064.3616362112.9416.16

= 101.2= 4787973.18= 80794743.6= 1737.82

Y = na+ (X)bSustituyendo: 4787973.18= 6 + 101.2b (1)

(xy) = (x)a+ (x)b Sustituyendo: 80794743.6= 101.2a + 1737.82b (2)

Resolviendo simultneamente el sistema de ecuaciones (1) y (2) obtenemos:

a= 777482.7439b= 1216.173086

Ecuacin Emprica: P0= 777482.74+1.028 hDonde P0= Presin absoluta y h= ProfundidadCon h [14cm , 21cm]

Ahora los datos en X de profundidad los transformaremos a densidad y los datos en Y de Presin absoluta ahora sern nuestras pendientes calculadas. A continuacin tabla de datos y grfica correspondiente: Eje X= Densidad (gramos/cm3)Eje Y= Pendiente Lquido Densidad (g/cm3)Pendiente

Leche 1.0281216.173086

Suero 1.031138.665

Glicerol1.261162.52

Agua 11133.701996

Alcohol 0.810774.446

Obteniendo ecuacin emprica general: P= 638563.3961+ densidad (profundidad)Anlisis de Datos:

Utilizando la ecuacin de profundidad y presin tenemos que:

DONDE:

P0= Presin manomtricar= Densidad g =Gravedad h=Profundidad

Entonces tenemos que:

a=Presin Manomtrica r=Densidad m=gravedad

Entonces gravedad = cm/s2 = m/s2

En la ecuacin:

Donde P= Presin absoluta x= profundidadb=Presin absoluta/profundidad = ==Tensin superficial

Cuestionario

1) qu significado le atribuye a la constante de la ecuacin 12 b=f(p)? Su constante es la gravedad

2) La ecuacin terica Pabsoluta =f(h,p) que se obtiene por deduccin en cualquier texto de fsica es:

Pabsoluta =f(h,p)=p*g*h + Patm

p=densidad

g=gravedad

h=altura

Patm = presin atmosfrica= p(hg)*g*H

b) comprala con la ecuacin final que se obtuvo experimentalmente hay concordancia entre la Teora y el Experimento? Si

3) La ecuacin emprica Pabsoluta =f(h,p) fue obtenida estando la superficie del lquido a la presin atmosfrica:

a) Ser vlida para cualquier presin en la superficie y sin importar como se produzca?

Si, siempre y cuando se tome en cuenta est nueva presin

b) Ser vlida independientemente de la forma del recipiente? Si, mientras se tenga el modo de calcular el volumen de dicho recipiente.

4) Por qu sobre una superficie cualquiera de un fluido en reposo slo pueden actuar fuerzas normales en ella? Porque las fuerzas normales son perpendiculares a la superficie del fluido, en el cual slo puede actuar fuerzas perpendiculares, por este motivo slo actan las fuerzas normales

5) En el vacio absoluto (ausencia total de materia)

a) La presin absoluta es nula? Explicar.

Es proporcional a la presin atmosfrica que se ejerce sobre el recipiente que contiene el vacio absoluto.

b) Cul es el valor de la presin relativa en el vaco absoluto? Por qu razn.

El valor de la presin relativa es cero porque la presin es proporcional a la fuerza ente el rea y la fuerza es proporcional al producto de la masa y aceleracin; por lo tanto si no hay masa no hay fuerza y no hay presin, por eso es cero.

6) Cmo se define matemticamente la densidad en un punto de cualquier sustancia, homognea o no? La densidad (p) de una sustancia en un punto dado es la masa entre la unidad del volumen que hay en l y si la sustancia es homognea se calcula as: p= m/V

En donde m es la masa de de una porcin cualquiera medida en g y V es su volumen medido en cm3.

7) En que ley fundamental se basa la ecuacin 7? Se basa en la segunda ley de Newton

b) Por qu no se incluyeron en ellas las fuerzas que el aire y el lquido ejercen sobre la superficie lateral del tubo lastrado?

Porque la suma de las fuerzas laterales es proporcional 1 a 1 y no son necesarias tomarlas en cuenta en cambio las fuerzas que se toman en cuentan son proporcionales 1 a 2(F1 = F2 + W) y por eso se toman en cuenta.

Conclusiones: La practica nos demuestra que la relacin entre la fuerza de los fluidos es equivalente a la formula P=pgh. A mayor presin, ms fuerza.

Durante la prctica de laboratorio, el cual consista en llenar probetas con 500ml de lquidos distintos, y utilizar un tubo lastrado, que contena balines para tomar las profundidades que se generaban por su peso, se hallo la presin en los distintos puntos generados obteniendo una serie de resultados que nos comprobaban la existencia de la presin hidrosttica en lquidos, las mediciones de la presin y la densidad de una sustancia por mtodo grfico.

la presin en un lquido vara dependiendo a la altura y mientras esta es constante la presin tambin lo ser.Referencias Sotelo A, (1997), Hidrulica general, Editorial Limusa, ISBN 96818-0503-8 engel Y, (2007), Mecnica de fluidos, McGraw-Hill, ISBN 970-10-5612 http://www.fullquimica.com/2011/04/presion