a hidrostatica pascal 2013.pdf

7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf

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FISICA I

Hernn Verdugo Fabianiwww.hverdugo.cl

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Mecnica de Fluidos

Un fluido es un lquido o un gas.

La caracterstica principal de un fluido es su incapacidad

para resistir fuerzas cortantes.

En mecnica de fluidos se estudia el comportamiento de

lquidos y gases, especialmente los lquidos, en dos

condiciones:

Lquidos en reposo: hidrosttica

Lquidos en movimiento: hidrodinmica

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Estados de la Materia

Slido

Tiene forma y volumen definidos.

Lquido

Tiene un volumen definido pero adopta la forma del

recipiente que lo contiene.

Gas

No tiene ni forma ni volumen definido.

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GAS LIQUIDO SOLIDO

Estado de agregacin de la materiaFISICA I

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FISICA I

Estados de la Materia

Se puede utilizar un esquema de clasificacin como el

siguiente:

Fluidos: son los gases y lquidos sustancias que

pueden fluir.

Slidos: sustancias que no pueden fluir

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Estado deagregacin

Interaccinentrepartculas

Forma Volumen

slido

lquido

gases

Fuerte

Red cristalina

Pequeas oscilaciones

en torno a la posicinde equilibrio

Ms dbil

Cierta libertad

Muy dbil

propia

Recipienteque lo

contiene

Recipienteque lo

contiene

Propio

Incompresible

No dilatable

Propio poco

Compresible

Dilatable

Recipiente quelo contiene

Compresible

Dilatable

Un slido tambin se deforma con un esfuerzo cortante

(fuerza tangencial a la superficie)

Es una deformacin sin cambio de volumen

Slidos Esfuerzo de corte

Slidoelstico

h

Ftang

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Slidos Elasticidad

Slidoelstico h

Ftang

Los materiales slidos son elsticos en mayor o

menor grado. Si se aplica una fuerza se deforma levemente,

volviendo a su forma original si se deja de aplicar.

Existe un limite para la elasticidad. Si se sigue

aplicando la Fuerza el material se quiebra.

FISICA I

Densidad

V

m

Se mide en kg/m3 o en g/cm3

En general los slidos tienen mayor densidad que los

lquidos y stos mayor densidad que los gases.

Peso especfico

mg

P ge V

1 g/cm3 = 1000 kg/cm3

Se mide en N/m3 o en dinas/cm3


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Clculo de la densidad

En general la forma ms simple de determinar la densidad de

un cuerpo es dividir su masa por el volumen :

1 Determinamos

su masa2 Se determina su

volumen

m

V

3 Densidad

V

m

Conceptos previos

Volumen

Para determinar el volumen de un cuerpo se necesita

conocer su forma fsica.

Para cuerpos especiales existen frmulas especficas

Cubo de arista a

V = a3

Esfera de radio RParaleleppedo

de lados a, b,c

V = a.b.c

Cilindro con base

de radio R y altura

h

V = R2h

3

3

4RV


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TABLA DE DENSIDADES

slidos y otros g/cm3

lquidos g/cm3

AluminioHierro, AceroCobrePlomoOroPlatinoNcleo tierraNcleo del solPlata

HieloGranito

Madera( pino)

2,77,88,911,319,321,49,5160010,50,922,6

0,42

MercurioAgua de marAgua(100C,1atm)Agua(0C, 50 atm)GlicerinaAlcohol etlicoAceite de olivaGasolinaBencenoSangre (25 C)

13,61,0250,9581,0021,260,810,920,660,901,060

gases g/cm3

(X10-3)

HidrgenoOxgenoHelioAnh.carbnicoAireAire(100C,

1 atm)

0,08991,430,1791.9771,2930,95

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Presin

A

FP

2m

N1Pa1

Si la fuerza que se ejerce sobre un objeto es F y la

regin sobre la cual acta es A, se tiene que la

presin que ejerce esa fuerza, es:

se mide en N/m2 y se denomina Pascal.

La PRESION es un ESCALAR


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Presin en slidos

sobre la mesasobre la mesa

de contacto

FPA

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Presin en lquidos


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Presin en lquidos

FA h

A una profundidad h, bajo una columna de lquido de volumen V, en formade cilindro de base A, se tendr una presin P.

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Presin en un lquido

h

P

A

F

Si la columna de agua tiene un volumen V = Ah y

densidad , entonces se tendr una presin en la

base inferior de la columna de agua una presin :

A una profundidad h, bajo una columna de lquido de volumen V, en formade cilindro de base A, se tendr una presin P.

A

FP

AgmP

A

gVP

A

ghAP

ghP


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Presin sobre paredes sumergidas

F = pSneta

ghP

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Nitrgeno (N2) : 78%Oxgeno (O2) : 21%Argn (Ar) : 0,99%

Dixido de Carbono (CO2) : 0,03%

Cantidades muy pequeas (trazas) de Hidrgeno (H),Ozono (O3), Metano (CH4), Monxido de Carbono (CO),Helio (He), Nen (Ne), Kriptn (Kr). Xenn (Xe)y cantidades variables de vapor de agua.

Atmsfera


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Hernn Verdugo Fabianiwww.hverdugo.cl

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Es la presin que el aire ejerce sobre la superficie terrestre.

La presin atmosfrica, es la

presin que ejerce el peso de

una columna de aire sobre 1

m2 de rea en la superficie

terrestre.

La presin atmosfrica en lasuperficie de la Tierra es:

P =101.325 [Pa]

y se aproxima a:

P =1,01 X 105 [Pa]

Presin atmosfrica

Barmetros

Evangelista Torricelli(estudiante de Galileo)

en 1643.


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Experimento de Torricelli

En 1643, Evangelista Torricelli,hizo el siguiente experimento:Llen un tubo de vidrio, de 1 [m]de longitud, con mercurio. Tap elextremo abierto y luego lo diovuelta en una vasija.

El mercurio empez a descender

pero se estabiliz en el momentoque la columna meda 76 cm.

P0

A nivel del mar

H 0,76m

Experimento de Torricelli

1P gH

Hg

y0 = 0 P0 = 0

y1 = H

y1 Pat P1

Pat = P0 + gy1

Pat = P1

Pat = 1,01x105 Pa

Pat =13,6x103 kg/ m3 x 9,8 m/s2 0,76 m


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Manmetro de Bourdon

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Teorema General de la Hidrosttica

A una profundidad h, bajo una columna de lquido de volumen V, enforma de cilindro de base A, se tendr una presin P.

Pat

h

P

A

Presin absoluta

Pabs= Pat + Phid

Pabs= Pat + gh

P = Pabs


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Presin

..\Fisica1Animaciones\under-pressure_es.jar

Presin absoluta

Pabs= Pat + Phid

Pabs= Pat + gh

Presin manomtrica

P man = Pabs - Pat = gh

Presin Hidrosttica

Phid= gh

Tubo U

Ref2


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HidrostticaManmetros

P1= P+gY1

P2=Pat+gY2

P+gY1=Pat+gY2

Pman = P-Pat=g(Y2-Y1)=gh

P

y2

Pat

y1

H

y=0 21

P1 = P2

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Principio de Pascal

La presin aplicada a un fluido encerrado es transmitida sin disminucin

alguna a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo

contiene.

Si empujamos el pistn con unafuerza F, ejerceremos una presinP sobre el lquido que est al

interior del recipiente.

Y esa presin se transmite atodos los puntos del fluido ytambin a las paredes delrecipiente.

F P

PP

P

P

P

P

P

P


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1 2

1 2

P P

F F

A A

Principio de Pascal Prensa hidrulica

Si ejercemos una fuerza F1 en el mbolo ms pequeo, esa fuerza actuar

sobre un rea A1 entonces se aplicar una presin P1 sobre el lquido.

Esa presin se transmitir a travs

del lquido y actuar como P2 sobre

el mbolo ms grande, de rea A2,

resultando la aplicacin de una

fuerza F2 mayor.

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Ejemplos de prensas hidrulicas

Son prensas hidrulicas, o mquinas hidrulicas en general, algunos

sistemas para elevar vehculos (gata hidrulica), frenos de vehculos,

asientos de dentistas y otros.

RetroexcavadoraGatahidrulica Silla de

dentista

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