MANUAL DE FISICA II
ESCUELA: FMO
ASIGNATURA: FISICA II
TETRAMESTRE: SEXTO
OBJETIVO: Comprender los conceptos y aplicaciones de la hidrosttica, calor, comportamiento de los gases y plantas hidroelctricas.
UNIDAD OBJETIVOS ESPECIFICOS TEMAS Y SUBTEMAS
I HIDRAULICA,
HIDROSTATICA E HIDRODINAMICA
1.1. Concepto de presin
2.1. Explicar el principio de Pascal
2.2. Describir caractersticas y funcionamiento de aparatos basados en el principio de Pascal
3.1. Explicar el principio de Arqumedes
3.2. Resolver problemas sobre el Principio de Pascal
4.1. Determinar el peso especfico de algunos slidos y lquidos aplicando el Principio de Arqumedes
II CALOR Y TEMPERATURA
2.1. Explicar el concepto de calor
2.2. Comprobar que el calor es una forma de energa
2.3. Explicar el concepto de temperatura
2.4. Conocer los diferentes termmetros
2.5. Conocer las equivalencia entre las escalas Celsius y Kelvin
III TRANSMICION DEL
CALOR
3.1. Mtodos de transmisin del calor
3.1.1. Advertir que en los slidos el calor se transmite por conduccin.
3.1.2. Distinguir a los cuerpos buenos y malos conductores del calor
3.1.3. Apreciar la radiacin como una forma de transmisin del calor
3.2. Cantidad de calor
3.3. Conocer las unidades en las que se expresa la cantidad de calor
3.3.1. Aplicar las frmulas para calcular la cantidad de calor cedido o absorbido
3.4. Analizar los cambios de estado en base al calor sometido
3.5. Diferencia entre el calor latente y el calor sensible
IV
DILATACION DE SOLIDOS, LIQUIDOS Y GASES (Ley
de Boyle, de Gay Lussac, de Charles, ley General
del Estado Gaseoso)
4.1. Describir el fenmeno de dilatacin de los cuerpos producidos por calor
4.2. Diferenciar la dilatacin de los slidos, lquidos y gases.
4.3. Explicar porque se dilatan con el calor los cuerpos
4.4. Conocer la frmula para el clculo del coeficiente de dilatacin lineal
4.5. Comprender la relacin entre el volumen de una masa y la presin que soporta
4.6. Comprender la relacin entre el volumen de una masa gaseosa y la temperatura absoluta
4.7. Comprender la relacin entre la presin de una masa gaseosa y la temperatura absoluta
4.8. Aplicara la ecuacin general del estado gaseoso
V
COHESION Y ADHERENCIA CAPILAR, TENSION SUPERFICIAL,
PRINCIPIO DE BERNOULLI
5.1. Explicar en qu consiste el fenmeno de tensin superficial
5.2. Explicar cmo varia la velocidad de un lquido en relacin a la seccin del tubo conductor
5.3. Comprobar la reaccin que produce la salida de un liquido
5.4. Explicar la relacin que existe entre la presin y velocidad de un liquido
5.5. Comprobar el funcionamiento de la rueda hidrulica
5.6. Explicar la funcin de una presa en las plantas hidroelctricas
5.7. Conocer el principio del generador elctrico
5.8. Describir en forma general el funcionamiento de una planta hidroelctrica y su importancia
UNIDAD I. HIDRAULICA, HIDROSTATICA E HIDRODINAMICA
1.1. Concepto de presin en Fsica
2.1. Explicar el principio de Pascal
En fsica, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el fsico y matemtico
francs Blaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase:
La presin ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite
por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, la presin en todo el fluido es
constante.
La presin en todo el fluido es constante: esta frase que resume de forma tan breve y concisa la
ley de Pascal da por supuesto que el fluido est encerrado en algn recipiente, que el fluido es
incompresible... El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada
en diferentes lugares y provista de un mbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presin sobre
ella mediante el mbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presin.
Tambin podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidrulicas.
En la imagen inferior puedes ver un ejemplo prctico del Principio de Pascal. Al ejercer una
presin con un pistn sobre un fluido confinado en un depsito esfrico, esta presin se transmite
idnticamente en cada uno de los puntos de las paredes del contenedor.
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Blaise_Pascalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n
2.2. Describir caractersticas y funcionamiento de aparatos basados en el principio de Pascal
El principio de Pascal es la base en la que se apoya el funcionamiento de las mquinas
hidrulicas: la prensa, el freno, la gra, el ascensor, el gato,...
La prensa hidrulica, permite prensar, levantar pesos o estampar metales ejerciendo pequeas
fuerzas. Veamos cmo funciona:
La figura representa una prensa hidrulica en la
que un fluido llena un circuito, que consta de dos
cuellos de diferente seccin cerrados con sendos
mbolos (pistones) ajustados, capaces de
desplazarse dentro de los tubos (cilindros). Si se
ejerce una fuerza (F1) sobre el pistn pequeo
(A1), la presin ejercida se transmite a todos los
puntos del fluido dentro del recinto y produce
fuerzas perpendiculares a las paredes.
En particular, la porcin de pared representada
por el pistn grande (A2) recibe una fuerza (F2) de
forma que mientras el pistn pequeo baja, el
pistn grande sube. La presin sobre los pistones
es la misma:
Sin embargo las fuerzas no lo van a ser, para ello tengamos en cuenta que la presin se obtiene
dividiendo la fuerza por la superficie. Por lo tanto:
Imagen 7. Blogspot. Creative Commons
http://mecatronicaabcd.blogspot.com/2009/01/principio-de-pascal.html
Por lo que si la superficie del pistn grande es diez veces mayor que la del pequeo, entonces el
mdulo de la fuerza obtenida ser diez veces mayor que la ejercida sobre el pistn pequeo.
Dicho de otra forma para levantar el vehculo habr que aplicar una fuerza diez veces menor
utilizando esta prensa hidrulica que si lo quisiramos levantar directamente.
Esta mquina reduce la fuerza necesaria, pero no te confundas, no multiplica la energa. El
volumen de lquido desplazado por el pistn pequeo se distribuye en una capa delgada en el
pistn grande, de modo que el producto de la fuerza por el desplazamiento (el trabajo) es igual en
ambos pistones. Lo entenders mejor viendo la siguiente imagen.
Imagen 8. Blospot. Creative Commons
En este caso la fuerza se aplica sobre el pistn pequeo a travs de una palanca. El mecnico
tiene que hacer poca fuerza para mover el mecanismo, sin embargo tendr que ejercerlo muchas
veces para poder conseguir desplazar todo el volumen de lquido necesario.
Otra aplicacin del principio de Pascal son los sistemas de frenado:
Los frenos de un automvil son un conjunto de mecanismos que permiten reducir la velocidad y
parar el vehculo mientras se conduce.
http://mecatronicaabcd.blogspot.com/2009/01/principio-de-pascal.html
Imagen 9. automotriz. Copyright
Casi todos los vehculos usan este tipo de sistema, que utiliza presin hidrulica para hacer
funcionar los frenos en cada una de las ruedas, Tanto da que sean frenos de tambor,
prcticamente en desuso, o frenos de disco, que son los que actualmente montan casi todos los
automviles. El principio de funcionamiento es similar al de la prensa hidrulica.
3.1. Explicar el principio de Arqumedes
El principio de Arqumedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje
vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
La explicacin del principio de Arqumedes consta de dos partes como se indica en las figuras:
1. El estudio de las fuerzas sobre una porcin de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
2. La sustitucin de dicha porcin de fluido por un cuerpo slido de la misma forma y dimensiones.
Porcin de fluido
en equilibrio con el resto del fluido.
Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porcin de fluido en equilibrio con el resto
de fluido. La fuerza que ejerce la presin del fluido sobre la superficie de separacin es igual a
dS, donde solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie. Puesto
http://www.automotriz.net/tecnica/conocimientos-basicos-45.html
que la porcin de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presin
se debe anular con el peso de dicha porcin de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y
su punto de aplicacin es el centro de masa de la porcin de fluido, denominado centro de
empuje. De este modo, para una porcin de fluido en equilibrio con el resto se cumple
Empuje=peso=fgV
El peso de la porcin de fluido es igual al producto de la densidad del fluido f por la aceleracin
de la gravedad g y por el volumen de dicha porcin V. Se sustituye la porcin de fluido por un
cuerpo slido de la misma forma y dimensiones. Si sustituimos la porcin de fluido por un cuerpo
slido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presin no cambian, por tanto,
su resultante que hemos denominado empuje es el mismo, y acta sobre el mismo punto, es
decir, sobre el centro de empuje. Lo que cambia es el peso del cuerpo y su punto de accin que
es su propio centro de masa que puede o no coin
