NOMBRE LA ALUMNA:

Lucia Yuridia Pérez Santizo.

NOMBRE DE LA MATERIA:

Física 2º.

TEMA DEL TRABAJO:

Investigación.

NOMBRE DEL FACILITADOR DE LA MATERIA:

ING. Maugro Josem Gómez Roblero

FECHA DE ENTREGA:

18 de septiembre del 2015.

pág. 1

CBTIS 243°

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN…………………………………………………4 pg.

DENSIDAD……………………………………………………….5 pg.

PESO ESPECÍFICO……………………………………………10 pg.

EMPUJE………………………………………………………….12 pg.

PRESIÓN……………………………………………………...…15 pg.

HIDROSTÁTICA………………………………………………..21 pg.

CONCLUSIÓN………………………………………………….29 pg.

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………..30 pg.

pág. 2

OBJETIVOS

Aprender la importancia de los conceptos básicos de física.

Socializar con las fórmulas que se presentan en cada concepto y saberlos

distinguir.

Aprender a comprender las formulas y como resolverlas en los ejercicios.

Reconocer la importancia de la física en nuestra vida diaria.

pág. 3

INTRODUCCIÓN

En este presente trabajo se realizó con el fin de saber los conceptos básicos de la

física y sus propiedades. La importancia de estos temas que se presentan es

fundamental en la física ya que de esto es la base para poder comprender las

formulas, y poder resolver los ejercicios que se ven en el salón de clases. Estos

temas son densidad, presión, peso específico, empuje, hidrostática. Estos temas

se profundizan a lo largo de la investigación ya que es uno de los motivos por el

cual se realiza.

En este trabajo se pretende buscar la relación por la cual es muy importante en la

física estos temas y como esta entrelazado con nuestra vida diaria, como alumnos

no sabemos identificar los conocimientos que cada uno de estos temas nos

brindan es por eso que en esta investigación se pretende aprender y sobre todo

para darnos cuenta de lo importante que es en nuestra vida la física.

pág. 4

DENSIDAD

Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias

diferentes tienen ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el

hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o

plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de

una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un

cuerpo, más pesado nos parecerá:

d = m/v

En el Sistema Internacional de Medidas, la densidad se expresa en unidades de

gramos (g) dividida entre centímetros cúbicos (cm³) o mililitros (mL): g/mL o g/cm³.

Vale la pena recalcar que la densidad es una propiedad intensiva a pesar de que

se determina a partir de la masa y el volumen, ambas propiedades extensivas.

Por ser la densidad una propiedad intensiva, significa que es independiente del

tamaño de la muestra. Es decir, un litro de agua tiene la misma densidad que un

mililitro del líquido.

Sin embargo, debido a que la mayoría de las sustancias cambian su volumen con

la temperatura, esto hace que la densidad sea dependiente de la temperatura. Por

ejemplo, a una temperatura de 3.98°C, un mililitro de agua tiene una masa de un

gramo. Esto hace que la densidad del agua a esta temperatura sea de 1 g/mL.

Según la temperatura aumenta, el volumen de agua aumenta, mientras que la

masa se mantiene igual, disminuyendo así su densidad. Un mililitro de agua a una

temperatura de 100°C, tiene una masa de 0.9584 g, por lo que la densidad del

agua a esta temperatura es de 0.9584 g/mL. Debido a esta variación, al informar

la densidad, debemos especificar la temperatura.

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen

que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen

en metros cúbicos (m³) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico

(kg/m³). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es

pág. 5

demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un

volumen de un litro, es decir, de 0,001 m³, la densidad será de: 1000 kg/m³

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo

que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes.

Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro

cúbico (gr. /c.c.), de esta forma la densidad del agua será:

Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho más

pequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra basta con

multiplicar o dividir por mil.

Sustancia Densidad

en kg/m³

Densidad

en g/c.c.

Agua

Aceite

Gasolina

Plomo

Acero

Mercurio

Madera

Aire

Butano

Dióxido de

carbono

1000

920

680

11300

7800

13600

900

1,3

2,6

1,8

1

0,92

0,68

11,3

7,8

13,6

0,9

0,0013

0,026

0,018

La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia

flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua

y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua

mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se

hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

pág. 6

Densidad: la densidad es una característica de cada sustancia. Nos vamos a

referir a líquidos y sólidos homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia

con la presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las

variaciones de estas magnitudes.

Cálculo de la densidad en los líquidos

En el laboratorio, vamos a coger agua en un recipiente y, utilizando una probeta y

la balanza electrónica, vamos a calcular las masas que tienen diferentes

volúmenes de agua; los vamos a anotar:

Masa de agua Volumen de

agua

m1

m2

m3

V1

V2

V3

Hacemos otras medidas similares con aceite:

Masa de aceite Volumen de

aceite

m4

m5

m6

V4

V5

V6

A continuación, dividimos cada medida de la masa de agua por el volumen que

ocupa y lo mismo hacemos con las medidas obtenidas con el aceite.

Masa /

Volumen

Masa /

Volumen

m1/V 1 = d agua

m2/V 2 = d agua

m3/V 3 = d agua

m4/V 4 = d aceite

m5/V 5 = d aceite

m6/V 6 = d aceite

pág. 7

Que los cocientes obtenidos con las medidas del agua son iguales entre sí, lo

mismo que ocurre con las del aceite; pero, comparadas las unas con las otras,

veremos que son diferentes.

¿Que hemos calculado en esos cocientes?

Hemos hallado la masa de la unidad de volumen de cada uno de estos cuerpos,

es decir, su densidad.

Densidad de un cuerpo = masa del cuerpo / Volumen que ocupa:

Sus unidades serán en el S.I. kg. /m³

Es frecuente encontrar otras unidades, tales como g/c.c.; g/l; etc....

Cálculo de la densidad en los sólidos:

Para hallar la densidad, utilizaremos la relación:

d = Masa / Volumen

Lo primero que haremos será, determinar la masa del sólido en la balanza.

Para hallar el volumen:

Cuerpos regulares: Aplicaremos la fórmula que nos permite su cálculo. Si

es necesario conocer alguna de sus dimensiones las mediremos con el

calibre, la regla o el instrumento de medida adecuado.

Cuerpos irregulares: En un recipiente graduado echaremos agua y

anotaremos su nivel. Luego, sumergiremos totalmente el objeto y

volveremos a anotar el nuevo nivel, la diferencia de niveles será el volumen

del sólido.

La densidad y peso específico

La densidad está relacionada con el grado de acumulación de materia (un cuerpo

compacto es, por lo general, más denso que otro más disperso), pero también lo

está con el peso. Así, un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro

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más grande es también mucho más denso. Esto es debido a la relación P = m • g

existente entre masa y peso. No obstante, para referirse al peso por unidad de

volumen la física ha introducido el concepto de peso específico pe que se define

como el cociente entre el peso P de un cuerpo y su volumen:

El peso específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen

unidad de la misma sustancia considerada.

La relación entre peso específico y densidad es la misma que la existente entre

peso y masa. En efecto:

Siendo g la aceleración de la gravedad.

La unidad del peso específico en el SI es el N/m3 o N • m-3.

Ejemplo:

Imagina que necesitas 1.55 g de alcohol etílico (densidad = 0.7893 g/mL a 20°C).

¿Cuánto debe ser el volumen de la muestra?

Solución:

Dada la masa y la densidad, podemos calcular el volumen resolviendo la ecuación

de densidad para volumen.

PESO ESPECÍFICO

pág. 9

El peso es la fuerza que ejerce el planeta para atraer a los cuerpos. La magnitud

de la fuerza en cuestión también se conoce como peso. Peso, por otra parte, se

suele usar como sinónimo de masa, aunque este concepto nombra

específicamente el nivel de materia del cuerpo (más allá de la fuerza gravitatoria).

Con esto en mente, podemos definir la noción de peso específico, que es el

vínculo existente entre el peso de una cierta sustancia y el volumen

correspondiente. Puede expresarse en Newton sobre metro cúbico (en el Sistema

Internacional) o en kilopondios sobre metro cúbico (en el Sistema Técnico).

Es importante destacar que el kilopondio (también

conocido como kilogramo-fuerza) es la fuerza que ejerce la gravedad del planeta

Tierra sobre una masa de un kilogramo. Esto quiere decir que el valor del peso

específico expresado en kilopondios sobre metro cúbico resulta equivalente al

valor de la densidad (que se expresa en kilogramos sobre metro cúbico).

El peso específico, por lo tanto, es el peso de una sustancia por unidad de

volumen. La densidad, por otra parte, refiere a la masa de una sustancia por

unidad de volumen y se obtiene a través de la división de una masa conocida del

material en cuestión por su volumen.

Si tomamos el caso del agua congelada, advertiremos que su peso específico es

de 9170 Newton sobre metro cúbico, mientras que su densidad es de 0,917

kilogramos sobre metro cúbico.

Si bien la densidad y el peso específico son conceptos diferentes, tienen una

estrecha relación entre sí. Por ejemplo, si tomamos la fórmula del peso de un

pág. 10

cuerpo (P = m. g, masa por aceleración de la gravedad) y la usamos para sustituir

la variable p en la fórmula de peso específico (Pe = p / V, peso sobre volumen),

obtenemos lo siguiente: Pe = m.g / V. Esto también puede expresarse como Pe =

m/V. g y, dado que la densidad es la masa sobre el volumen, puede concluirse

que el peso específico es igual a la densidad multiplicada por la aceleración de la

gravedad: Pe = d. g.

Conocer el peso específico de un cuerpo puede ser muy importante a nivel

industrial para determinar cuáles son las mejores condiciones para su

procesamiento, por ejemplo. Todo dependerá de las características del producto

que se planea obtener. Gracias a la determinación del peso específico, y también

en algunos casos de la densidad, se puede obtener la mejor calidad física y

fisiológica de ciertos productos, tales como el arroz, el vino (a través del análisis

del mosto, ya que a mayor peso específico, mayor contenido de azúcar), las

gemas y el cemento.

Peso específico relativo

Se denomina peso específico relativo de una sustancia dada es su peso unitario

dividido por el peso unitario del agua cuando se destila a una temperatura de 4

°C. Este valor se usa para la predicción del peso unitario de un suelo, para

realizar el análisis de hidrómetro y para el cálculo de la relación de vacíos de un

suelo. Para los granos es el valor considerado promedio y por lo general sirve

para llevar a cabo la clasificación de sus minerales. Cabe mencionar que este

concepto también se denomina gravedad específica.

Cuando se desea determinar el peso específico relativo de un suelo se establecen

dos procedimientos: uno para aquéllos que consisten de partículas más pequeñas

de 5 milímetros; otro para los restantes. Por medio de un tamiz número 4 es

posible realizar dicha clasificación, para aplicar el método que corresponda a cada

muestra, luego de lo cual se deberá obtener el promedio ponderado de ambas.

EMPUJE

pág. 11

“Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba igual al

peso del volumen de fluido desplazado por dicho cuerpo” (Arquímedes

El empuje es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley

de Newton. Cuando un sistema expele o acelera masa en una dirección (acción),

la masa acelerada causará una fuerza igual en dirección contraria (reacción).

Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada por un sistema

se acelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleración a,

experimentada por la masa:

El principio de Arquímedes permite determinar la densidad de un objeto cuya

forma es tan irregular que su volumen no puede medirse directamente. Si el

objeto se pesa primero en el aire y luego en el agua, la diferencia de peso será

igual al peso del volumen de agua desplazado, y este volumen es igual al

volumen del objeto, si éste está totalmente sumergido. Así puede determinarse

fácilmente la densidad del objeto.

pág. 12

Principio de Arquímedes

Al sumergirse parcial o totalmente en un fluido, un objeto es sometido a una

fuerza hacia arriba, o empuje. El empuje es igual al peso del fluido desplazado.

Aquí se ilustra el principio en el caso de un bloque de aluminio y uno de madera.

(1) El peso aparente de un bloque de aluminio sumergido en agua se ve reducido

en una cantidad igual al peso del agua desplazada. (2) Si un bloque de madera

está completamente sumergido en agua, el empuje es mayor que el peso de la

madera (esto se debe a que la madera es menos densa que el agua, por lo que el

peso de la madera es menor que el peso del mismo volumen de agua). Por tanto,

el bloque asciende y emerge del agua parcialmente —desplazando así menos

agua— hasta que el empuje iguala exactamente el peso del bloque.

La fórmula para calcular el empuje es la siguiente:

Dónde:

E=empuje

= densidad de la sustancia que provoca el empuje(kg/m3)

g= aceleración de la gravedad

v= volumen de la sustancia que recibe el empuje(m3)

Las unidades resultantes son N.

El empuje es una fuerza y todas las fuerzas son medidas en Newton

pág. 13

Ejemplos

Fuerzas sobre un perfil alar.

Un avión genera empuje hacia adelante cuando la hélice que gira, empuja el aire

o expulsa los gases expansivos del reactor, hacia atrás del avión. El empuje hacia

adelante es proporcional a la masa del aire multiplicada por la velocidad media del

flujo de aire.

Similarmente, un barco genera empuje hacia adelante (o hacia atrás) cuando la

hélice empuja agua hacia atrás (o hacia adelante). El empuje resultante empuja al

barco en dirección contraria a la suma del cambio de momento del agua que fluye

a través de la hélice.

PRESIÓN

pág. 14

Es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección

perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica

una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de

Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal

(Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton (N) actuando

uniformemente en un metro cuadrado (m²). En el Sistema Inglés la presión se

mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es

equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

Definición

La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre

la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando

sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera

uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar

distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se

pretende medir la presión. La definición anterior puede escribirse también como:

Dónde:

, es la fuerza por unidad de superficie.

, es el vector normal a la superficie.

, es el área total de la superficie S.

Presión absoluta y relativa

pág. 15

En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta

sino como la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose

presión relativa, presión normal, presión de gauge o presión manométrica.

Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica (Pa) más la

presión manométrica (Pm) (presión que se mide con el manómetro).

Presión hidrostática e hidrodinámica:

Artículo principal: Presión en un fluido

En un fluido en movimiento la presión hidrostática puede diferir de la llamada

presión hidrodinámica por lo que debe especificarse a cuál de las dos se está

refiriendo una cierta medida de presión.

Presión de un gas

En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el

resultado macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las

moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por

lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas:

Para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una

velocidad aleatoria promedio vemos contenido en un volumen cúbico V las

partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que

puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las

paredes en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es

la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.

La presión puede calcularse entonces como

(Gas ideal)

Este resultado es interesante y significativo no solo por ofrecer una forma de

calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica

observable, la presión, con la energía cinética promedio por molécula, 1/2

mvrms², que es una magnitud microscópica no observable directamente. Nótese

pág. 16

que el producto de la presión por el volumen del recipiente es dos tercios de la

energía cinética total de las moléculas de gas contenidas.

Propiedades de la presión en un medio fluido [editar]

Manómetro.

1. La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige

siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y

reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás un atracción.

2. La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo

gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto solo en la superficie de

la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad constante. Si no hay

acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no

horizontal.

3. En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está

sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se

encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión.

A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie

equipotencial de presión o superficie isobárica.

Aplicaciones

Frenos hidráulicos

Muchos automóviles tienen sistemas de frenado antibloqueo (ABS, siglas en

inglés) para impedir que la fuerza de fricción de los frenos bloqueen las ruedas,

provocando que el automóvil derrape. En un sistema de frenado antibloqueo un

sensor controla la rotación de las ruedas del coche cuando los frenos entran en

funcionamiento. Si una rueda está a punto de bloquearse los sensores detectan

que la velocidad de rotación está bajando de forma brusca, y disminuyen la

presión del freno un instante para impedir que se bloquee. Comparándolo con los

sistemas de frenado tradicionales, los sistemas de frenado antibloqueo consiguen

pág. 17

que el conductor controle con más eficacia el automóvil en estas situaciones,

sobre todo si la carretera está mojada o cubierta por la nieve.

Refrigeración

La refrigeración se basa en la aplicación alternativa de presión elevada y baja,

haciendo circular un fluido en los momentos de presión por una tubería. Cuando

el fluido pasa de presión elevada a baja en el evaporador, el fluido se enfría y

retira el calor de dentro del refrigerador.

Como el fluido se encuentra en un ciclo cerrado, al ser comprimido por un

compresor para elevar su temperatura en el condensador, que también cambia de

estado a líquido a alta presión, nuevamente está listo para volverse a expandir y a

retirar calor (recordemos que el frío no existe es solo una ausencia de calor).

Neumáticos de los automóviles

Se inflan a una presión de 206 842 Pa, lo que equivale a 30 psi (utilizando el psi

como unidad de presión relativa a la presión atmosférica). Esto se hace para que

los neumáticos tengan elasticidad ante fuertes golpes (muy frecuentes al ir en el

automóvil). El aire queda encerrado a mayor presión que la atmosférica dentro de

las cámaras (casi 3 veces mayor), y en los neumáticos más modernos entre la

cubierta de caucho flexible y la llanta que es de un metal rígido.

Presión ejercida por los líquidos

La presión que se origina en la superficie libre de los líquidos contenidos en tubos

capilares, o en gotas líquidas se denomina presión capilar.

Se produce debido a la tensión superficial. En una gota es inversamente

proporcional a su radio, llegando a alcanzar valores considerables.

Por ejemplo, en una gota de mercurio de una diezmilésima de milímetro de

diámetro hay una presión capilar de 100 atmósferas. La presión hidrostática

corresponde al cociente entre la fuerza normal F que actúa, en el seno de un

fluido, sobre una cara de un cuerpo y que es independiente de la orientación de

ésta.

pág. 18

Depende únicamente de la profundidad a la que se encuentra situado el elemento

considerado. La de un vapor, que se encuentra en equilibrio dinámico con un

sólido o líquido a una temperatura cualquiera y que depende únicamente de dicha

temperatura y no del volumen, se designa con el nombre de presión de vapor o

saturación.

Véanse también: Presión hidrostática y Prensa hidráulica.

Unidades de medida, presión y sus factores de conversión.

La presión atmosférica media es de 101 325 pascales (101,3 kPa), a nivel del

mar, donde 1 Atm = 1,01325 bar = 101325 Pa = 1,033 kgf/cm² y 1 m.c.a = 9,81

kPa.

Unidades de presión y sus factores de conversión:

Unidades de presión y sus factores de conversión

Pascal bar N/mm²kp/

m²kp/cm² atm Torr PSI

1 Pa (N/

m²)=1 10−5 10−6 0,102

0,102×

10−4

0,987×

10−5

0,00

75

0,0001

4503

1 bar (10

N/cm²) =105 1 0,1

1020

01,02 0,987 750

14,503

6

1 N/mm²

=106 10 1

1,02×

10510,2 9,87 7500

145,05

36

1 kp/m² = 9,819,81×1

0−5

9,81×1

0−61 10−4

0,968×

10−4

0,07

36

0,0014

22

pág. 19

1 kp/cm²

=

9,81x1

040,981 0,0981

1000

01 0,968 736

14,220

94

1 atm (76

0 Torr) =101325

1,0132

50,1013

1033

01,033 1 760

14,694

80

1 Torr (m

mHg) =133,32

0,0013

332

1,3332×

10−413,6

1,36x1

0−3

1,32x1

0−31

0,0193

36

1 PSI

(libra /

pulgada

cuadrada)

=

6894,7

5729

0,0689

48

0,00689

4

703,1

88

0,0703

188

0,0680

46

51,7

1491

Las obsoletas unidades manométricas de presión, como los milímetros de

mercurio, están basadas en la presión ejercida por el peso de algún tipo estándar

de fluido bajo cierta gravedad estándar. Las unidades de presión manométricas

no deben ser utilizadas para propósitos científicos o técnicos, debido a la falta de

repetitividad inherente a sus definiciones. También se utilizan los milímetros de

columna de agua.

HIDROSTÁTICA

pág. 20

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en

estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o

posición.

Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de

adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el

nombre de fluidez. Son fluidos tanto los líquidos como los gases, y su forma

puede cambiar fácilmente por escurrimiento debido a la acción de fuerzas

pequeñas. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática

son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

El Principio Fundamental de la Hidrostática establece que si nos sumergimos en

un fluido (líquido o gas), la presión ejercida por éste es proporcional a la

profundidad a que nos encontremos:

P = d. g. h

Dónde:

d = densidad del fluido (en kg/m3)

g = aceleración de la gravedad (m/s2)

h = distancia del punto a la superficie (m)

Puede deducirse la expresión anterior a partir de un sencillo experimento (ver

vídeo y animación).

Un tubo de plástico se cierra por la parte inferior con una arandela de goma.

Como puede verse la arandela cae si se suelta la cuerda que la mantiene pegada

al tubo, pero permanece en su posición si el tubo es introducido en un recipiente

con agua. Esto indica que el líquido ejerce una fuerza hacia arriba sobre la

arandela. Esta fuerza es considerable ya que, como se puede observar, es

pág. 21

suficiente para mantener la arandela en su sitio aunque el agua que se filtra y va

llenando el tubo interior, ejerce su peso sobre ella (columna coloreada).

La arandela se desprenderá cuando el peso de la columna de agua se haga igual

a la fuerza que ejerce el fluido hacia arriba.

Para calcular esta fuerza calculamos el peso de la columna de agua (cilindro de

altura h y área de la base S):

Podremos calcular la presión ejercida por el agua hacia abajo sobre la arandela

(igual a la ejercida por el fluido hacia arriba) Dividiendo la fuerza.

Principio de Pascal

En física, el principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático

francés Blaise Pascal (1623-1662).

El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre un fluido no

compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con igual

intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente.

Este tipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo en la prensa hidráulica la

cual funciona aplicando este principio.

Definimos compresibilidad como la capacidad que tiene un fluido para disminuir el

volumen que ocupa al ser sometido a la acción de fuerzas.

Sistema hidráulico para elevar pesos.

Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o

parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una

fuerza igual al peso del volumen de fluido desalojado.

El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho

fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto,

éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

Propiedades de los fluidos

pág. 22

Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y

características del mismo tanto en reposo como en movimiento.

Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.

Propiedades primarias o termodinámicas:

Densidad

Presión

Definimos viscosidad como la mayor o menor dificultad para el deslizamiento

entre las partículas de un fluido.

Temperatura

Energía interna

Entalpía

Entropía

Calores específicos

Propiedades secundarias

Viscosidad

Conductividad térmica

Tensión superficial

Compresión

pág. 23

Densidad de fluidos: cantidad de masa por volumen.

La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen. Se denomina con la

letra ρ. En el sistema internacional se mide en kilogramos / metro cúbico.

Cuando se trata de una sustancia homogénea, la expresión para su cálculo es:

Donde

Ρ: densidad de la sustancia, Kg/m3

M: masa de la sustancia, Kg

V: volumen de la sustancia, m3

En consecuencia la unidad de densidad en el Sistema Internacional será kg/m3

pero es usual especificar densidades en g/cm3, existiendo la equivalencia

1g cm3 = 1.000 kg/ m3.

La densidad de una sustancia varía con la temperatura y la presión; al resolver

cualquier problema debe considerarse la temperatura y la presión a la que se

encuentra el fluido. El peso específico de un fluido se calcula como su peso por

unidad de volumen (o su densidad por g).

En el sistema internacional se mide en Newton / metro cúbico.

En general, podemos decir que la presión se define como fuerza sobre unidad de

superficie, o bien que la presión es la magnitud que indica cómo se distribuye la

fuerza sobre la superficie en la cual está aplicada. Si una superficie se coloca en

contacto con un fluido en equilibrio (en reposo) el fluido, gas o líquido, ejerce

fuerzas normales sobre la superficie.

Entonces, presión hidrostática, en mecánica, es la fuerza por unidad de superficie

que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.

pág. 24

Si la fuerza total (F) está distribuida en forma uniforme sobre el total de un área

horizontal (A), la presión (P) en cualquier punto de esa área será

P: presión ejercida sobre la superficie, N/m2

F: fuerza perpendicular a la superficie, N

A: área de la superficie donde se aplica la fuerza, m2

Mismo nivel, misma presión.

Ahora bien, si tenemos dos recipientes de igual base conteniendo el mismo líquido

(figura a la izquierda), veremos que el nivel del líquido es el mismo en los dos

recipientes y la presión ejercida sobre la base es la misma.

Presión solo sobre la base.

Eso significa que:

La presión es independiente del tamaño de la sección de la columna: depende

sólo de su altura (nivel del líquido) y de la naturaleza del líquido (peso específico).

Esto se explica porque la base sostiene sólo al líquido que está por encima de

ella, como se grafica con las líneas punteadas en la figura a la derecha.

La pregunta que surge naturalmente es: ¿Qué sostiene al líquido restante?

Y la respuesta es: Las paredes del recipiente. El peso de ese líquido tiene una

componente aplicada a las paredes inclinadas.

La presión se ejerce solo sobre la base y la altura o nivel al cual llega el líquido

indica el equilibrio con la presión atmosférica.

Ver: PSU: Física; Pregunta 13_2005 (2)

pág. 25

Presión y profundidad

La presión en un fluido en equilibrio aumenta con la profundidad, de modo que las

presiones serán uniformes sólo en superficies planas horizontales en el fluido.

Por ejemplo, si hacemos mediciones de presión en algún fluido a ciertas

profundidades la fórmula adecuada es

Es decir, la presión ejercida por el fluido en un punto situado a una profundidad h

de la superficie es igual al producto de la densidad del fluido, por la profundidad h

y por la aceleración de la gravedad.

Si consideramos que la densidad del fluido permanece constante, la presión, del

fluido dependería únicamente de la profundidad. Pero no olvidemos que hay

fluidos como el aire o el agua del mar, cuyas densidades no son constantes y

tendríamos que calcular la presión en su interior de otra manera.

Unidad de Presión

En el sistema internacional la unidad es el Pascal (Pa) y equivale a Newton sobre

metro cuadrado.

La presión suele medirse en atmósferas (atm); la atmósfera se define como

101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio o 14,70 lbf/pulg2 (denominada psi).

La tabla siguiente define otras unidades y se dan algunas equivalencias.

Unidad Símbolo Equivalencia

bar bar 1,0 × 105 Pa

atmósfera atm 101.325 Pa  1,01325 bar  1013,25 mbar

mm de mercurio mmHg 133.322 Pa

Torr torr 133.322 Pa

pág. 26

lbf/pulg2 psi 0,0680 atm

kgf/cm2 0,9678 atm

atm 760,0 mmHg

psi 6.894, 75 Pa

Medidores de presión

La mayoría de los medidores de presión, o manómetros, miden la

diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica

local.

Para pequeñas diferencias de presión se emplea un manómetro

que consiste en un tubo en forma de U con un extremo conectado

al recipiente que contiene el fluido y el otro extremo abierto a la atmósfera.

El tubo contiene un líquido, como agua, aceite o mercurio, y la diferencia entre los

niveles del líquido en ambas ramas indica la diferencia entre la presión del

recipiente y la presión atmosférica local.

Para diferencias de presión mayores se utiliza el manómetro de Bourdon, llamado

así en honor al inventor francés Eugène Bourdon. Este manómetro está formado

por un tubo hueco de sección ovalada curvado en forma de gancho.

Los manómetros empleados para registrar fluctuaciones rápidas de presión suelen

utilizar sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta

instantánea.

Como la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido

y la presión atmosférica local, hay que sumar ésta última al valor indicado por el

manómetro para hallar la presión absoluta. Una lectura negativa del manómetro

corresponde a un vacío parcial.

pág. 27

Manómetro

común.

Ejemplo de la vida cotidiana: Cuando apretamos una chinche, la fuerza que el

pulgar hace sobre la cabeza es igual a la que la punta de la chinche ejerce sobre

la pared. La gran superficie de la cabeza alivia la presión sobre el pulgar; la punta

afilada permite que la presión sobre la pared alcance para perforarla.

CONCLUSIÓN

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Para concluir doy a conocer muy punto de vista acerca de los temas ya

mencionados. Este trabajo me sirvió de mucho ya que me di cuenta de las

propiedades de los conceptos básicos de la física. Como bien leímos en la

información los cincos temas de investigación ya mencionados están relacionados

o entrelazados ya que todos tienen una función especial que nos ayudó para

poder entender a cada formula que vimos durante el desarrollo el trabajo.

Como vivos la presión es toda la materia posee masa y volumen al entender

estoy me doy cuenta que todo lo que está a mi alrededor posee una densidad y

como medirla. Al investigar sobre la presión medí cuenta que es una magnitud

física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de

superficie es muy importante saber eso ya que nos ayudara mucho.

Gracias a las herramientas que use para mi investigación me di cuenta que todos

estos temas poseen una fuerte interacción en nuestra vida diaria. A la infestación

aprendí a interpretar la realidad de las fórmulas que me sirvieron para la

construcción de la base del conocimiento que adquirí.

BIBLIOGRAFÍA

pág. 29

https://sites.google.com/site/timesolar/medici%C3%B3n/densidad

http://fisica2debachilleres.blogspot.mx/2011/07/empuje.html

http://cibertareas.info/peso-especifico-fisica-2.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Empuje

http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Hidrostatica.html

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/fluidos/estatica/introduccion/Introduccion.html

http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Hidrostatica.html

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/estatica_fluidos/ap05_densidad.php

pág. 30