Download - A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
1/18
27/05/2013
1
1
FISICA I
Hernn Verdugo Fabianiwww.hverdugo.cl
2
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
FISICA I
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
2/18
27/05/2013
2
FISICA I
3
4
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
3/18
27/05/2013
3
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.
5
GAS LIQUIDO SOLIDO
Estado de agregacin de la materiaFISICA I
6
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
4/18
27/05/2013
4
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
FISICA I
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
5/18
27/05/2013
5
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
FISICA I
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
6/18
27/05/2013
6
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
7/18
27/05/2013
7
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
8/18
27/05/2013
8
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
16
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
9/18
27/05/2013
9
17
Presin en slidos
sobre la mesasobre la mesa
de contacto
FPA
18
Presin en lquidos
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
10/18
27/05/2013
10
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.
20
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
11/18
27/05/2013
11
Presin sobre paredes sumergidas
F = pSneta
ghP
22
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
12/18
27/05/2013
12
Hernn Verdugo Fabianiwww.hverdugo.cl
23
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.
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
13/18
27/05/2013
13
25
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
14/18
27/05/2013
14
Manmetro de Bourdon
28
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
15/18
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
16/18
27/05/2013
16
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
17/18
27/05/2013
17
33
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
34
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
-
7/30/2019 A HIDROSTATICA Pascal 2013.pdf
18/18
27/05/2013
1 2
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.
36
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