miércoles, 14 de noviembre de 2012

APLICACIONES DE LA HIDROSTÁTICA



PRINCIPIO DE PASCAL


La presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.


Al aplicar la presión en el émbolo ésta se transmite sin pérdidas a través del fluido a todos los puntos del globo.



En este entretenido vídeo podrás ver una explicación y aplicación del Principio de Pascal




PRINCIPIO DE ARQUIMEDES 


Es evidente que cada vez que un cuerpo se sumerge en un líquido es empujado de alguna manera por el fluido. A veces esa fuerza es capaz de sacarlo a flote y otras sólo logra provocar una aparente pérdida de peso. Pero, ¿cuál es el origen de esa fuerza de empuje? ¿De qué depende su intensidad?

Arquímedes enunció 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".
La fuerza que experimenta conocida como empuje, es proporcional a la densidad del fluido en el que se sumerja el cuerpo. Razón por la cual, los cuerpos con densidades mayores que el fluido se hundirán, y los que tienen densidades menores, flortarán.




PRINCIPIO DE BERNOULLI

El principio de Bernoulli dice que la suma de energías potencial y cinética, en los varios puntos del sistema, es constante, si el flujo es constante.

Entre las aplicaciones del Principio de Bernoulli se tienen:

Chimenea
Las chimeneas son altas para aprovechar que la velocidad del viento es más constante y elevada a mayores alturas. Cuanto más rápidamente sopla el viento sobre la boca de una chimenea, más baja es la presión y mayor es la diferencia de presión entre la base y la boca de la chimenea, en consecuencia, los gases de combustión se extraen mejor.

Tubería
La ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad también nos dicen que si reducimos el área transversal de una tubería para que aumente la velocidad del fluido que pasa por ella, se reducirá la presión.

Natación
La aplicación dentro de este deporte se ve reflejado directamente cuando las manos del nadador cortan el agua generando una menor presión y mayor propulsión.

Aviación
Los aviones tienen el extradós (parte superior del ala o plano) más curvado que el intradós (parte inferior del ala o plano). Esto causa que la masa superior de aire, al aumentar su velocidad, disminuya su presión, creando así una succión que ayuda a sustentar la aeronave.








Presión Atmosférica




Si colocas sobre una mesa un libro, el peso del libro ejercerá sobre la superficie de la mesa una cierta presión. Del mismo modo, aunque el aire no es un elemento muy pesado, la enorme cantidad de aire atmosférico que existe sobre un punto de la Tierra hace que su peso total sea lo suficientemente grande como para que la presión que ejerce sobre ese punto tenga una gran magnitud.

Sobre la tierra el peso de la columna de aire ejercerá una presión sobre la superficie, que se conoce como Presión atmosférica.


Debido a que la presión atmosférica es producida por el peso del aire sobre cierto punto de la superficie de la tierra, se puede suponer que cuanto más alto esté el punto, tanto menor será la presión, ya que también es menor la cantidad de aire que hay encima de la tierra. Por ejemplo, en el Himalaya la cantidad de aire que hay en la parte más alta es mucho menor que la que hay sobre las playas de Santa Marta, debido a la diferencia de nivel entre los dos puntos.

Debido a que sobre la cima de la montaña existe menos capas de aire que en la playa. 




HIDROSTATICA

"La hidróstatica es la rama de la física que tiene por objeto el estudio del equilibrio de los fluidos (gases y líquidos).

Se entiende por fluido un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es constante, sino que se adapta a la del recipiente que los contiene. La materia fluida puede ser trasvasada de un recipiente a otro, es decir, tiene la capacidad de fluir. Los líquidos y los gases corresponden a dos tipos diferentes de fluidos. Los primeros tienen un volumen constante que no puede mortificarse apreciablemente por compresión. Se dice por ello que son fluidos incompresibles. Los segundos no tienen un volumen propio, sino que ocupan el del recipiente que los contiene; son fluidos compresibles porque, a diferencia de los líquidos, sí pueden ser comprimidos".


PRESIÓN HIDROSTÁTICA

Es la presión que ejerce un fluido (líquido o gas) en reposo, sobre un cuerpo sumergido dentro de él y en las paredes del recipiente que lo contiene. Esta presión se origina debido al peso del líquido que actúa sobre el área o superficie del cuerpo.

"La presión actúa perpendicularmente en todas las superficies de los cuerpos que estén sumergidos y el recipiente que lo contenga".


CÓMO SE CALCULA?

La ecuación fundamental de la hidrostática
Todos los líquidos pesan, por ello cuando están contenidos en un recipiente las capas superiores oprimen a las inferiores, generándose una presión debida al peso. La presión en un punto determinado del líquido deberá depender entonces de la altura de la columna de líquido que tenga por encima suyo. El peso ejercido por el líquido sube a medida que se incrementa la profundidad. La presión hidrostática es directamente proporcional al valor de la gravedad, la densidad del líquido y la profundidad a la que se encuentra.

Phidrostática = gravedad (g) x r (densidad) x h (profundidad)


Al aumentar la profundidad aumenta también la presión dentro del fluido


En el SI la unidad de presión es el pascal, se representa por Pa y se define como la presión correspondiente a una fuerza de un newton de intensidad actuando perpendicularmente sobre una superficie plana de un metro cuadrado. 1 Pa equivale, por tanto, a 1 N/m ².


EJEMPLOS


Calcula la presión a una profundidad de 20 metros en el mar sabiendo que la densidad del agua del mar es de 1,03 kg/m3.

Aplicando la fórmula: 
Phidrostática = 9,8 kg/m3 x 1,03 kg/m3 x 20 m = 201,88 N/m2 (Pa)


Calcula la fuerza sería ejercida en una bloque de madera de 2m x 2m a esa profundidad.



De acuerdo a la fórmula P = F/A, conociendo el valor de la fuerza, se tiene:

201,88 N/m2 = F/(2m x 2m).

El valor de la fuerza será igual a:

F= 201,88 N/m2 x (2m x 2m) = 807,52 Newtons.



Bibliografía digital

http://www.slideshare.net/pamonterod/presdion-hidrostatica
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/estatica_fluidos/ap01_estatica_fluidos.php#.UKOZ6YcsCjt

lunes, 5 de noviembre de 2012

TEMPERATURA


La temperatura es una magnitud física referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida, específicamente, con un termómetro. Se define como una magnitud escalar relacionada directamente con la energía interna de un sistema. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. Es decir a mayor energía cinética del sistema, se observará que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.

A medida que las moléculas se mueven más rápido aumentan los choques, lo que provoca que el calor se incremente.









CALOR

El calor es el proceso de transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a diferentes temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico, se encuentren a la misma temperatura (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).












EFECTOS DEL CALOR EN LOS CUERPOS

Al suministrar calor en un cuerpo, éste siempre experimentará cambios.

Cambio de temperatura

Es el efecto más inmediato y más normal del calor es el aumento de la temperatura. Al calentar un cuerpo, aunque no siempre, es habitual que el cuerpo aumente de temperatura. Éste dependerá de la cantidad de calor que se suministrado, ya que si se pone agua al fuego, cuánto más tiempo esté al fuego, y por tanto más calor le será suministrado, más aumentará su temperatura. También dependerá de la cantidad de sustancia que calentamos. Si ponemos en un recipiente medio litro de agua y en otro recipiente un litro de agua ambos al fuego, el recipiente con el medio litro de agua se calentará primero. Y también dependerá de la sustancia en sí. Si ponemos al fuego agua y alcohol, observaremos que el alcohol se calienta antes que el agua.













Cambios de estado

Los líquidos pasan a gases. Los sólidos se convierten en líquidos. Si calentamos agua a 100ºC, veremos que el agua no aumenta de temperatura, sino que hierve y pasa al estado gaseoso. Si alentamos hielo, a 0ºC, tampoco aumenta su temperatura, sino que se convierte en agua. Si una sustancia pasa de un estado a otro, aunque se le suministre calor su temperatura no varía, sino  que permanece constante mientras coexistan ambos estados. Si añadimos hielo al agua y ponemos un termómetro, éste marcará 0ºC. Mientras haya hielo, la temperatura que marcará el termómetro seguirá siendo de 0ºC. Cuando ya no quede hielo, empezará a subir. El calor que se le suministraba al hielo no servía para que subiera su temperatura, sino para cambiar de hielo a agua líquida.






Dilatación de los cuerpos

Cuando se calienta un cuerpo, además de cambiar de estado o variar su temperatura, también cambia de tamaño, se dilata. Es por esto que los puentes no se construyen de una única pieza, sino que suelen presentar uno o varios cortes longitudinales, las juntas de dilatación. Si no existieran esas juntas, los cambios de longitud del puente entre el invierno y el verano o entre el día y la noche acabarían por romperlo. La dilatación de un cuerpo dependerá del aumento de temperatura que experimente, de su tamaño y de la sustancia de que esté hecho.






TERMÓMETROS


Se designa genéricamente como termómetro a los instrumentos utilizado para la medición de la temperatura de forma indirecta, es decir, no medimos la temperatura como tal, sino que se cuantifica los cambios en las propiedades de las sustancias utilizadas. La presentación más común que éste posee es en vidrio, este tubo de vidrio contiene en su interior otro pequeño tubo hecho en mercurio, que se dilata o expande de acuerdo a los cambios de temperatura que mida. Para poder determinar la temperatura que medimos, el termómetro cuenta con una escala graduada cuidadosamente que está estrictamente relacionada con el volumen que ocupa el mercurio en el tubo.





Bibliografía