PRESION ATMOSFERICA

5,784 views
5,460 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
5,784
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
8
Actions
Shares
0
Downloads
62
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

PRESION ATMOSFERICA

  1. 1. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino I. OBJETIVO Calcular el valor de la presión atmosférica. II. MARCOTEORICO Barómetro aneroide, un instrumento para medir la presión atmosférica La presión atmosférica es la La presión atmosférica en columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire o de la presión p. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es muy difícil medirla, por lo menos, con cierta exactitud ya que tanto la temperatura como la presión del aire están variando continuamente . La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorológicos presión atmosférica disminuye con la atmosférica decrece a razón de 1 niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados FISICA EXPERIMENTAL I Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino Calcular el valor de la presión atmosférica. RCOTEORICO aneroide, un instrumento para medir la presión atmosférica es la presión que ejerce el aire sobre la Tierra La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud . Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es muy difícil medirla, por lo menos, con cierta exactitud ya que tanto la temperatura como la están variando continuamente . La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas meteorológicos. Por otra parte, en un lugar dete presión atmosférica disminuye con la altitud, como se ha dicho. La presión atmosférica decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de elevación en los niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados FISICA EXPERIMENTAL II 1 aneroide, un instrumento para medir la presión atmosférica Tierra. un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto del aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos en función de la altitud z . Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es muy difícil medirla, por lo menos, con cierta exactitud ya que tanto la temperatura como la La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas . Por otra parte, en un lugar determinado, la , como se ha dicho. La presión de elevación en los niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados
  2. 2. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA FISICA EXPERIMENTAL II Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 2 altímetros, que son simples barómetros aneroides calibrados en alturas; estos instrumentos no son muy precisos. La presión atmosférica normalizada, 1 atmósfera, fue definida como la presión atmosférica media al nivel del mar que se adoptó como exactamente 101 325 Pa o 760 Torr. Sin embargo, a partir de 1982, la IUPAC recomendó que si se trata de especificar las propiedades físicas de las sustancias "el estándar de presión" debía definirse como exactamente 100 kPa o (≈750,062 Torr). Aparte de ser un número redondo, este cambio tiene una ventaja práctica porque 100kPa equivalen a una altitud aproximada de 112 metros, que está cercana al promedio de 194 m de la población mundial. EJEMPLO: Para sumergir totalmente en agua una colchoneta inflable necesitamos empujarla hacia abajo. Es más fácil sostener un objeto pesado dentro del agua que fuera de ella. Cuando buceamos pareciera que nos apretaran los tímpanos. Éstos y muchos otros ejemplos nos indican que un líquido en equilibrio ejerce una fuerza sobre un cuerpo sumergido. Pero, ¿qué origina esa fuerza?, ¿en qué dirección actúa?, ¿también el aire en reposo ejerce fuerza sobre los cuerpos?, ¿qué determina que un cuerpo flote o no? Éstas son algunas de las cuestiones que aborda la estática de fluidos: el estudio del equilibrio en líquidos y gases. Un fluido en reposo en contacto con la superficie de un sólido ejerce fuerza sobre todos los puntos de dicha superficie. Si llenamos de agua una botella de plástico con orificios en sus paredes observamos que los chorritos de agua salen en dirección perpendicular a las paredes. Esto muestra que la dirección de la fuerza que el líquido ejerce en cada punto de la pared es siempre perpendicular a la superficie de contacto.
  3. 3. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA FISICA EXPERIMENTAL II Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 3 En el estudio de los fluidos, resulta necesario conocer cómo es la fuerza que se ejerce en cada punto de las superficies, más que la fuerza en sí misma. Una persona acostada o parada sobre una colchoneta aplica la misma fuerza en ambos casos (su peso). Sin embargo, la colchoneta se hunde más cuando se concentra la fuerza sobre la pequeña superficie de los pies. El peso de la persona se reparte entre los puntos de la superficie de contacto: cuanto menor sea esta superficie, más fuerza corresponderá a cada punto. Se define la presión como el cociente entre el módulo de la fuerza ejercida per- pendicularmente a una superficie (F perpendicular) y el área (A) de ésta: En fórmulas es: P = ۴ ‫ۯ‬ N/m² La fuerza por unidad de área, en cada caso, es distinta. Cuando buceamos, la molestia que sentimos en los oídos a una cierta profundidad no depende de cómo orientemos la cabeza: el líquido ejerce presión sobre nuestros timpanos independientemente de la inclinación de los mismos. La presión se manifiesta como una fuerza perpendicular a la superficie, cualquiera sea la orientación de ésta. Las unidades de presión que se utilizan normalmente son: Sistema Unidad Nombre M.K.S. N/m² Pascal (Pa) TECNICO Kg/m² --- C.G.S. dina/cm² Baría
  4. 4. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino EL PRINCIPIO DE PASCAL En las figuras se muestran dos situaciones: en la primera se empuja el líquido contenido en un recipiente mediante un émbolo; en la segunda, se empuja un bloque sólido. ¿Cuál es el efecto de estas acciones? ¿Qué diferencia un caso de otro? La característica estructural de los fluidos hace que en ellos se transmitan presiones, a diferencia de lo que ocurre en los sólidos, que transmiten fuerzas. Este comportamiento fue descubierto por el físico francés quien estableció el siguiente principio: Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen. El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa, entre otras. 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 FISICA EXPERIMENTAL I Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino EL PRINCIPIO DE PASCAL En las figuras se muestran dos situaciones: en la primera se empuja el líquido contenido en un recipiente mediante un émbolo; en la segunda, se empuja un bloque sólido. ¿Cuál es el efecto de estas acciones? ¿Qué diferencia un caso de F La característica estructural de los fluidos hace que en ellos se transmitan presiones, a diferencia de lo que ocurre en los sólidos, que transmiten fuerzas. Este comportamiento fue descubierto por el físico francés Blaise Pascal (1623 quien estableció el siguiente principio: Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen. Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa, Cuando apretamos una chinche, la fuerza que el pulgar hace sobre la cabeza es de la chinche ejerce sobre la pared. La gran superficie de la FISICA EXPERIMENTAL II 4 En las figuras se muestran dos situaciones: en la primera se empuja el líquido contenido en un recipiente mediante un émbolo; en la segunda, se empuja un bloque sólido. ¿Cuál es el efecto de estas acciones? ¿Qué diferencia un caso de La característica estructural de los fluidos hace que en ellos se transmitan presiones, a diferencia de lo que ocurre en los sólidos, que transmiten fuerzas. Este Blaise Pascal (1623-1662), Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen. Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa, Cuando apretamos una chinche, la fuerza que el pulgar hace sobre la cabeza es de la chinche ejerce sobre la pared. La gran superficie de la
  5. 5. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA FISICA EXPERIMENTAL II Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 5 cabeza alivia la presión sobre el pulgar; la punta afilada permite que la presión sobre la pared alcance para perforarla. Cuando caminamos sobre un terreno blando debemos usar zapatos que cubran una mayor superficie de apoyo de tal manera que la presión sobre el piso sea la más pequeña posible. Sería casi imposible para una mujer, inclusive las más liviana, camina con tacos altos sobre la arena, porque se hundiría inexorablemente. El peso de las estructuras como las casas y edificios se asientan sobre el terreno a través de zapatas de hormigón o cimientos para conseguir repartir todo el peso en la mayor cantidad de área para que de este modo la tierra pueda soportarlo, por ejemplo un terreno normal, la presión admisible es de 1,5 Kg/cm². La Presa Hidráulica El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa, entre otras. Este dispositivo, llamado prensa hidráulica, nos permite prensar, levantar pesos o estampar metales ejerciendo fuerzas muy pequeñas. Veamos cómo lo hace. El recipiente lleno de líquido de la figura consta de dos cuellos de diferente sección cerrados con sendos tapones ajustados y capaces de res-balar libremente dentro de los tubos (pistones). Si se ejerce una fuerza (F1) sobre el pistón pequeño, la presión ejercida se transmite, tal como lo observó Pascal, a todos los puntos del fluido dentro del recinto y produce fuerzas perpendiculares a las paredes. En particular, la porción de pared representada por el pistón grande (A2) siente una fuerza (F2) de manera que mientras el pistón chico baja, el grande sube. La presión sobre los pistones es la misma, No así la fuerza!
  6. 6. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino Como P1 = P2(porque la presión interna es la misma para todos P = ۴ ‫ۯ‬ Despejando un término se tiene que: F1 = F2( ࡭૚ ࡭૛ ) Si, por ejemplo, la superficie del pistón grande es el cuádruple de la del chico, entonces el módulo de la fuerza obtenida en él será el cuádruple de la fuerza ejercida en el pequeño. La prensa hidráulica, al igual que las palancas mecánicas, El volumen de líquido desplazado por el pistón pequeño se distribuye en una capa delgada en el pistón grande, de modo que el producto de la fuerza por el desplazamiento (el trabajo) es igual en ambas ramas. ¡El dentista debe accio muchas veces el pedal del sillón para lograr levantar lo suficiente al paciente! P1 FISICA EXPERIMENTAL I Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino (porque la presión interna es la misma para todos P1 = P2 ۴૚ ‫ۯ‬૚ = ۴૛ ‫ۯ‬૛ se tiene que: Si, por ejemplo, la superficie del pistón grande es el cuádruple de la del chico, entonces el módulo de la fuerza obtenida en él será el cuádruple de la fuerza La prensa hidráulica, al igual que las palancas mecánicas, no multiplica la energía. El volumen de líquido desplazado por el pistón pequeño se distribuye en una capa delgada en el pistón grande, de modo que el producto de la fuerza por el desplazamiento (el trabajo) es igual en ambas ramas. ¡El dentista debe accio muchas veces el pedal del sillón para lograr levantar lo suficiente al paciente! P2 FISICA EXPERIMENTAL II 6 (porque la presión interna es la misma para todos los puntos) ۴૛ ‫ۯ‬૛ Si, por ejemplo, la superficie del pistón grande es el cuádruple de la del chico, entonces el módulo de la fuerza obtenida en él será el cuádruple de la fuerza no multiplica la energía. El volumen de líquido desplazado por el pistón pequeño se distribuye en una capa delgada en el pistón grande, de modo que el producto de la fuerza por el desplazamiento (el trabajo) es igual en ambas ramas. ¡El dentista debe accionar muchas veces el pedal del sillón para lograr levantar lo suficiente al paciente!
  7. 7. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino III. MATERIALES JUEGO DE PESAS CALIBRADOR JERINGA DE 3CM FISICA EXPERIMENTAL I Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino TERIALES JUEGO DE PESAS DINAMÓMETRO CALIBRADOR LÍQUIDO (ACEITE, GLICEL) JERINGA DE 3CM3 TUBO PVC FISICA EXPERIMENTAL II 7 DINAMÓMETRO LÍQUIDO (ACEITE, GLICEL) TUBO PVC
  8. 8. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino VASO DE 250 CM SOPORTE UNIVERSAL FISICA EXPERIMENTAL I Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino VASO DE 250 CM3 PORTA PESAS SOPORTE UNIVERSAL NUEZ FISICA EXPERIMENTAL II 8 PORTA PESAS NUEZ
  9. 9. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino IV. PROCEDIMIENTO 1. Aspirar una pequeña porción de su embolo varias veces con el fin de que se mojen las paredes y se disminuye el rozamiento. 2. Colocar un pequeño tubo PVC en la punta y poner la jeringa en posición vertical. FISICA EXPERIMENTAL I Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino PROCEDIMIENTO Aspirar una pequeña porción de líquido lubricante con la jeringa y desplazar su embolo varias veces con el fin de que se mojen las paredes y se disminuye Colocar un pequeño tubo PVC en la punta y poner la jeringa en posición FISICA EXPERIMENTAL II 9 lubricante con la jeringa y desplazar su embolo varias veces con el fin de que se mojen las paredes y se disminuye Colocar un pequeño tubo PVC en la punta y poner la jeringa en posición
  10. 10. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 3. Empujar el embolo hacia arriba totalmente de modo que el el tubo de PVC y no queden burbujas de aire en el interior de la jeringa. 4. Cerrar el tubo con la pinza de Hoffman y realizar el montaje de la figura. 5. Atar una cuerda al embolo haciendo u pequeño lazo para colgar el porta pesas. El eje del porta émbolo. FISICA EXPERIMENTAL I Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino Empujar el embolo hacia arriba totalmente de modo que el líquido el tubo de PVC y no queden burbujas de aire en el interior de la jeringa. Cerrar el tubo con la pinza de Hoffman y realizar el montaje de la figura. Atar una cuerda al embolo haciendo u pequeño lazo para colgar el porta pesas. El eje del porta pesas debe estar en la misma vertical que el eje del FISICA EXPERIMENTAL II 10 líquido rebase por el tubo de PVC y no queden burbujas de aire en el interior de la jeringa. Cerrar el tubo con la pinza de Hoffman y realizar el montaje de la figura. Atar una cuerda al embolo haciendo u pequeño lazo para colgar el porta pesas debe estar en la misma vertical que el eje del
  11. 11. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA FISICA EXPERIMENTAL II Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 11 6. Colocar en el porta pesas el rodillo de 200g y las pesas necesarias hasta conseguir que el embolo se desprenda. 7. Repetir la experiencia varias veces. Anotar los valores en el cuadro. 8. Pesar el rodillo, pesa, porta pesas y embolo con el dinamómetro. Anotar su valor en el cuadro de resultados. 9. Medir el diámetro del embolo y calcular su área. Diámetro (D) 2 cm = 0.02 m Área (A) entonces ‫ܣ‬ = ߨ‫ܦ‬ 2 4 = ߨ(0,02) 2 4 = 4‫01ݔ‬ −4 ݉2 10. Obtener el valor de la presión dividiendo la fuerza ejercida por la sección del émbolo. P = ࡲ ࡭ CUADRO DE RESULTADOS Medidas Masa total suspendida (pesas + rodillo + porta pesas) Fuerza ejercida F = m.g ( N ) P = F/A 1 200 g <> 0, 2 Kg F = 0.2 x 10 = 2N ࡼ૚ = ૛ ૝ ࢞ ૚૙ି૝ = ૞૙૙૙ࡺ/࢓૛ = ࡼࢇ 2 479g <> 0, 48 Kg F = 0.48 x 10 = 4.8N ࡼ૛ = ૝. ૡ ૝ ࢞ ૚૙ି૝ = ૚૛૙૙૙ࡼࢇ 3 6.74.1 g <> 0, 68 Kg F = 0.68 x 10 = 6.8N ࡼ૜ = ૟. ૡ ૝࢞ ૚૙ି૝ = ૚ૠ૙૙૙ࡼࢇ 4 774.1 g <> 0, 78 Kg F = 0.78 x 10 = 7.8N ࡼ૝ = ૠ. ૡ ૝ ࢞ ૚૙ି૝ = ૚ૢ૞૙૙ࡼࢇ
  12. 12. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA FISICA EXPERIMENTAL II Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 12 V. SITUACIONES PROBLEMATICAS 1. ¿Por qué el resultado de la presión no es exacto? El resultado no es exacto por muchos factores como por ejemplo los materiales a utilizar, los errores humanos que podamos cometer a la hora de la medición, el tipo de lubricante a usar no es lo mismo por ejemplo usar agua, que el aceite ya que uno es menos viscoso que el otro, alteran la medición. 2. Puede emplear agua para lubricar el émbolo? El resultado de la presión se mejorará? Posiblemente si ya que el agua siendo más denso que el aceite a usar y menos viscoso la presión que se ejerce en él se da en toda la superficie más uniformemente que con el aceite, dando así un mejor resultado de presión. 3. Coloque sobre un vaso lleno de agua una hoja de papel, inviértelo. ¿qué ocurre? Explique. Es difícil de pensar que el agua no caerá. Pero como todo, tiene una explicación científica, en este caso, una explicación física. Lo que sucede es que cuando damos vuelta el vaso, el agua sí intenta caer. El problema es que la presión en la cámara de aire superior baja, ya que la columna de agua intenta caer por su propio peso. Del otro lado de la tapa plástica tenemos la presión atmosférica, que presiona sobre toda la superficie de la misma, impidiendo que ésta pueda caer.
  13. 13. PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino Si por algún motivo entran burbujas de aire, eso hará que la presión dentro del vaso aumente, y la presión exterior, que es la atmosférica, ya no pueda “sostener” la tapa. En la siguiente imagen puedes ver más claro todo lo que 4. ¿Cómo actúa la pre Es una magnitud física tensorial que expresa la distribución NORMAL de una forma fuerza sobre la superficie. La magnitud tensorial implica que la presión tiene múltiples puntos de aplicación y manifestación normal sobre las superficies, que establece la diferencia con la magnitud vectorial. Se mide en N/m2 es decir Pascal. FISICA EXPERIMENTAL I Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino motivo entran burbujas de aire, eso hará que la presión dentro del vaso aumente, y la presión exterior, que es la atmosférica, ya no pueda En la siguiente imagen puedes ver más claro todo lo que está ¿Cómo actúa la presión sobre los cuerpos? Es una magnitud física tensorial que expresa la distribución NORMAL de una forma fuerza sobre la superficie. La magnitud tensorial implica que la presión tiene múltiples puntos de aplicación y manifestación normal sobre las superficies, que establece la diferencia con la magnitud vectorial. Se mide en es decir Pascal. FISICA EXPERIMENTAL II 13 motivo entran burbujas de aire, eso hará que la presión dentro del vaso aumente, y la presión exterior, que es la atmosférica, ya no pueda está ocurriendo: Es una magnitud física tensorial que expresa la distribución NORMAL de una forma fuerza sobre la superficie. La magnitud tensorial implica que la presión tiene múltiples puntos de aplicación y manifestación normal sobre las superficies, que establece la diferencia con la magnitud vectorial. Se mide en

×