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4 Fuerzas y presiones en fluidos
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Esquema de contenidos
Los fluidos y el principio de Arquímedes
La pérdida de peso en el agua
Las fuerzas en el interior de un fluido
La fuerza de empuje
Fuerzas ejercidas por fluidos
El principio de Arquímedes
Flotabilidad La presión
La presión hidrostática
Principio fundamental de la hidrostática
La presión en los gases
La presión atmosférica
La presión atmosférica y la altitud El principio de Pascal
La botella de Pascal La prensa hidráulica
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Para empezar, experimenta y piensa
El principio de Arquímedes Empuje
Insuflamos aire
por la pajita.
Globo Metemos el dedo en el
Botella llena de agua
agua sin tocar las
paredes ni el fondo. La balanza indica una
masa mayor
Botella llena de aire
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La pérdida de peso en el agua
Agua La pérdida de peso de la
destilada bola en el agua es:
2 N – 1,6 N = 0,4 N
Agua
Probeta destilada
Introducimos la bola
hasta la mitad de la
probeta.
141 cm3 41 cm3 de agua
100 cm 3
desplazados
¿Cuánto pesa el agua que ha
desplazado la bola?
Densidad del agua
Bola
dH2O= 1kg/dm3
Cuerda
Dinamómetro
d = m → m=d·V = 1 kg ·41 ·10-3 dm3 = 41 ·10-3 kg
V dm3
Atamos la bola a la cuerda y la
pesamos con el dinamómetro. P = m·g= 41·10-3 kg ·9,8 m/s2 = 0,4 N
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La fuerza de empuje
Peso real Peso aparente
(en el aire) 8N 5N (dentro de un líquido)
Empuje
Peso
Peso
La fuerza que empuja el cuerpo hacia arriba y que contrarresta el peso del
cuerpo se denomina fuerza de empuje.
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El principio de Arquímedes
Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical
y hacia arriba igual al peso del líquido desalojado.
El rey de Siracusa entregó una pieza de oro a un orfebre para que le fabricase una corona.
¿Cómo saber si la corona estaba hecha
con el oro entregado?
Experiencia de Arquímedes
Más agua desplazada que
La densidad del oro y la plata son distintas y, por con el bloque de oro, pero
tanto, los bloques tienen distinto volumen. menos que con el bloque de
Desplaza plata.
Desplaza poca
agua mucha agua
Bloque de oro de la misma Bloque de plata de la misma
masa que la corona. masa que la corona. La corona no estaba hecha
con la pieza de oro.
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Flotabiblidad
P>E P=E
Empuje Empuje
Peso Peso
El cuerpo se
P<E El cuerpo se mantiene en
hunde equilibrio
Empuje
Globos aerostáticos flotando en el aire. Peso
El cuerpo
asciende
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Fuerzas ejercidas por fluidos
Tubo de plástico Se introduce en un
1 2 recipiente de agua
Tapa de plástico
3
La tapa se queda pegada
en cualquier dirección
La tapa se separa cuando el nivel de
agua del interior del tubo coincide
con el del recipiente
Un cuerpo sumergido en un fluido está sometido a una fuerza que La fuerza aumenta cuanto mayor es
actúa en cualquier dirección perpendicular al cuerpo. la profundidad
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La presión
En cada caso se ejerce la misma fuerza sobre el mismo objeto en dos situaciones diferentes.
¿Por qué el resultado es tan distinto?
Cuanto menor es la superficie sobre la que actúa una fuerza, mayor
es su efecto. Este efecto se denomina presión.
p = F/S
1 Pa = 1 N / 1 m2
La presión que soporta cada punto del cuerpo del faquir es
menor cuanto mayor sea el número de clavos.
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La presión hidrostática
Se ejerce una presión debida al peso de la
columna de líquido que hay sobre el prisma.
Pesolíquido = mlíquido · g = dlíquido · Vlíquido · g
h
P = dlíquido· S · h · g
S
F dlíquido· S · h · g
p= = = dlíquido· h · g
S S
La presión ejercida sobre un cuerpo sumergido en un fluido depende
de la columna de fluido que hay sobre el cuerpo.
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Principio fundamental de la hidrostática
Dos puntos que se encuentren sumergidos en un
líquido a la misma altura, estarán sometidos a la
misma presión. VASOS COMUNICANTES CON
LÍQUIDOS INMISCIBLES
h1
h2
hA hB
S B
A B
A Aceite
Agua
La diferencia de presión entre A y B es:
p2 - p1 = dlíquido · g · (h2 - h1)
pA = pB → daceite·g · hA = dagua·g ·hB → daceite ·hA = dagua · hB
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La presión atmosférica
El aire que forma la atmósfera es un gas y ejerce presión sobre
cualquier cuerpo que se encuentre en él.
Empuje
Peso
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La presión atmosférica y la altitud
En la base del edificio
B
pA = d ·g · hA
En lo alto del edificio
pB = d ·g · hB
hB
pB - pA = d ·g · hB – d ·g ·hA = d ·g · (hB – hA)
A pB - pA = d ·g · haltura del edificio
hA
Nivel del mar
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La botella de Pascal
AGUA – FLUIDO INCOMPRESIBLE AIRE – FLUIDO COMPRESIBLE
Bajamos el émbolo Bajamos el émbolo
Botella de Pascal
Tapones de goma
La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite
íntegramente a todos los puntos del mismo.
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La prensa hidráulica
F1 F2
p1 = p2 =
S1 S2
→
F1
S2 →
p1 = p2
F2
S1
F1 F2
=
S1 S2
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Enlaces de interés
Presión y fluidos Principio de Arquímedes
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