www.clasesalacarta.com 1 Tema 5.- Fuerzas y Presiones en Fluidos Fluidos Líquidos Gases Débiles Nulas En zig-zag Movimiento Browniano Desorden Natural.- Esférica Sometido a Fuerzas.- la del recipiente Constante Incompresibles En todas direcciones Trayectorias rectas Caos El del recipiente Compresibles y Expansibles Relativamente grande Pequeña Fuerzas de Cohesión Movimiento de las Moléculas F o r ma Volumen Densidad La del recipiente Presión Es la relación entre la fuerza aplicada y la superficie sobre la que actúa F P= S N Pa= m2 1 kp = 98.000 Pa cm2 1 atm = 101.300 Pa = 760 mm Hg 1 bar = 1.000 mb = 100.000 Pa Densidad Propiedad característica de cada sustancia d= m V kg m3 Presión Hidrostática Hidrostática Líquidos en Reposo Presión que ejerce un líquido en virtud de su peso sobre la superficie de todo cuerpo en contacto con él La presión es una magnitud escalar (sin dirección y sentido), mientras que la fuerza que se crea contra las paredes es una magnitud vectorial (dirección perpendicular a la superficie y sentido hacia fuera) Vasos Comunicantes Los puntos que están a la misma profundidad tienen la misma presión hidrostática y, para que eso ocurra, todas las columnas líquidas que están encima de ellos deben tener la misma altura Principio Fundamental de la Hidrostática La diferencia de presión entre dos puntos de una masa líquida es numéricamente igual al peso de una columna de ese líquido, de base la unidad y de altura la diferencia de alturas entre los dos puntos considerados (Teorema de Lagrange). Es decir, la presión hidrostática en un punto del interior de un líquido es directamente proporcional a la densidad del fluido, a la profundidad, y a la gravedad. PH = d · g · h Pa = N m2 En un líquido homogéneo todos los puntos situados a la misma profundidad tienen la misma presión Bárbara Cánovas Conesa 2 Física _ 4º ESO Teorema de Pascal La presión ejercida sobre un punto de un líquido se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones y sentidos Prensa Hidráulica Dos vasos comunicantes de secciones muy distintas Al aplicar una presión en el émbolo más pequeño, ha de transmitirse con la misma intensidad al émbolo de mayor tamaño pA pB fA FB “Gato Hidráulico” pA = pB → fA FB = SA SB → FB = f A · SB SA SA SB Frenos Hidráulicos La presión ejercida sobre el pedal se transmite a las zapatas, que presionan sobre la parte inferior del tambor de las ruedas disco giratorio zapata pedal émbolo cilindro Teorema de Arquímedes Todo sólido sumergido (total o parcialmente) en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado FEmpuje = magua desalojada · g Centro de Gravedad del sólido.- punto de aplicación del peso Centro de Empuje del líquido.- punto de aplicación del empuje, coincide con el centro de gravedad del líquido desalojado Flotación empuje d cuerpo > d fluido: el peso es mayor que el empuje máximo (cuando todo el cuerpo está sumergido). El cuerpo se va al fondo. d cuerpo = d fluido: el peso es igual al empuje máximo. El cuerpo queda sumergido y en equilibrio entre dos aguas. d cuerpo < d fluido: el peso del cuerpo es menor que el empuje máximo y no se sumerge todo el cuerpo. Sólo permanece sumergida la parte de él que provoca un empuje igual a su peso. Este estado de equilibrio se llama flotación. peso www.clasesalacarta.com 3 Tema 5.- Fuerzas y Presiones en Fluidos Equilibrio de Cuerpos Flotantes El peso y el empuje tienen que ser iguales El centro de gravedad y el empuje tienen que estar en la misma vertical Metacentro E Para que el equilibrio sea estable, además: E El centro de gravedad tiene que estar más bajo que el centro de empuje.- punto de aplicación del peso Si se desplaza el centro de empuje, la dirección del empuje ha de cortar al eje de simetría del cuerpo en un punto (metacentro) por encima del centro de gravedad P P Peso Aparente de los Cuerpos PAparente = PReal - Empuje → maparente · g = mreal ·g – V ·d · g PAparente : sumergido PReal : en el vacío ~ en el aire Presión Atmosférica Presión que ejerce la atmósfera en virtud de su peso sobre la superficie de los cuerpos en contacto con ella Se ejerce en todas direcciones y sentidos perpendicularmente a la superficie de los cuerpos Variaciones con la altura Hasta 2.000 m de altitud sobre el nivel del mar, se cumple que por cada 10 m de ascenso la presión atmosférica disminuye 1 mm de Hg Compresibilidad de gases. Ley de Boyle-Mariotte Ley de Boyle-Mariotte.- para una misma masa gaseosa y a temperatura constante, son inversamente proporcionales la presión que ejerce un gas y el volumen que ocupa Presión Para una misma masa gaseosa y a temperatura constante, es constante el producto de la presión que soporta el gas por el volumen que ocupa P V 2·P V/2 3·P V/3 Volumen Hipérbola equilátera ' p · V = p' · V = ⋯ = k p V' = p' V Variación de la Densidad de los Gases con la Presión A temperatura constante, la masa específica de un gas es directamente proporcional a la presión a la que está sometido d p = d' p'