Estática de fluidos

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Estática de fluidos

  1. 1. ESTÁTICA DE FLUIDOS My name My position, contact information or project description
  2. 2. FLUIDO: DEFINICIÓN
  3. 3. DEBATE IDEAS PREVIAS ¿Cuáles son fluidos?
  4. 4. DEBATE IDEAS PREVIAS ¿Cuáles son fluidos?
  5. 5. FLUIDOS • FLUÍDO: todo cuerpo que se adapta a la forma del recipiente que los contiene. FLUÍDOS Poco compresibles Muy compresibles
  6. 6. PRESIÓN
  7. 7. DEBATE IDEAS PREVIAS ¿Cómo clavarías un clavo: de punta o de cabeza? ¿Cuándo te hundes más? ¿Qué prefieres: un pisotón con un zapato plano o de tacón? ¿A qué se deben tantas diferencias?
  8. 8. PRESIÓN Cuanto menor es la superficie sobre la que actúa una fuerza, mayor es su efecto. Este efecto se denomina presión. ¿Cuándo notará más presión el faquir: con muchos o pocos clavos? ¿Cuál de las siguientes expresiones representará la presión? Depende: FUERZA SUPERFICIE P=FS P=F/S P=S/F
  9. 9. PRESIÓN Cuanto menor es la superficie sobre la que actúa una fuerza, mayor es su efecto. Este efecto se denomina presión. ¿Cuándo notará más presión el faquir: con muchos o pocos clavos? ¿Cuál de las siguientes expresiones representará la presión? Depende: FUERZA SUPERFICIE P=FS P=F/S P=S/F Ejercicios 5 y 6- pág. 91
  10. 10. PRESIÓN
  11. 11. PRESIÓN: EJERCICIOS Págs. 90 y 91 Pág. 116- Ejercicios 1, 2, 3 y 4
  12. 12. PRESIÓN HIDROSTÁTICA
  13. 13. PRESIÓN HIDROSTÁTICA • Un líquido ejerce fuerzas perpendiculares a cualquier superficie de su interior y en las paredes del recipiente que lo contiene. Se denomina presión hidrostática a dicha fuerza por unidad de superficie. ¿Quién nota más presión?
  14. 14. PRESIÓN HIDROSTÁTICA • Presión en el interior de un fluido líquido ¿Quién nota más presión? El BUCEADOR
  15. 15. PRESIÓN HIDROSTÁTICA • Cuánto más hondo nades más presión sientes, ¿por qué si la superficie de agua es la misma? • Cambia la altura de la columna de agua que tenemos encima. Por tanto debemos calcular una expresión para la presión donde aparezca la altura del fluido P=F/S
  16. 16. PRESIÓN HIDROSTÁTICA Vlíquido= Sh
  17. 17. A) PRESIÓN SOBRE PAREDES LATERALES •Los líquidos ejercen fuerzas perpendiculares en las paredes de los recipientes que los contienen Aplicaciones y consecuencias PRESIÓN HIDROSTÁTICA ¿Por qué los embalses son más gruesos en la parte inferior? ¿Por qué orificio sale el agua a mayor presión?
  18. 18. • B) PARADOJA HIDROSTÁTICA Aplicaciones y consecuencias PRESIÓN HIDROSTÁTICA La fuerza ejercida sobre el fondo de los recipientes es igual si tienen la misma superficie independientemente de su forma, aunque aparentemente parecería lógico que la presión fuese mayor en el recipiente del centro; este efecto es conocido con el nombre de paradoja hidrostática.
  19. 19. C) VASOS COMUNICANTES Aplicaciones y consecuencias PRESIÓN HIDROSTÁTICA Los recipientes que tienen las bases comunicadas se llaman vasos comunicantes. Si se llenan con un líquido, se observa que este llega a la misma altura en todos sin que influya la forma de los recipientes. Si colocamos líquidos diferentes, la altura será diferente y las las superficies libres son planas y horizontales.
  20. 20. C) VASOS COMUNICANTES: pozos artesianos Aplicaciones y consecuencias PRESIÓN HIDROSTÁTICA
  21. 21. C) VASOS COMUNICANTES: abastecimiento de agua Aplicaciones y consecuencias PRESIÓN HIDROSTÁTICA • ¿Por qué el depósito de agua está a mayor altura que los edificios? • ¿Qué ocurre si los edificios son más altos?
  22. 22. EJERCICIOS DE REVISIÓN: PRESIÓN HIDROSTÁTICA Pág. 93 – Ejercicio 9 Pág. 96 y 97- Ejercicios 10 y 11 Pág. 116- Ejercicios 4, 5,8
  23. 23. PRINCIPIO DE PASCAL
  24. 24. PRINCIPIO DE PASCAL • Llenamos completamente de agua una botella en la que hay cuatro orificios cerrados con tapones que ofrecen la misma resistencia. Si inyectamos agua con una jeringa ¿qué tapón saltará antes?
  25. 25. PRINCIPIO DE PASCAL • Llenamos completamente de agua una botella en la que hay cuatro orificios cerrados con tapones que ofrecen la misma resistencia. Si inyectamos agua con una jeringa ¿qué tapón saltará antes? ¡Todos a la vez!
  26. 26. PRINCIPIO DE PASCAL Principio de Pascal: “La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones”. Blaise Pascal (1623-1662). Si empujamos al émbolo, el líquido sale por todos los agujeros de igual forma. Lo interpretamos diciendo que la presión se transmite por igual a todos los puntos del fluido
  27. 27. Aplicaciones del PRINCIPIO DE PASCAL • A) PRENSA HIDRÁULICA Consta de dos recipientes cilíndricos de diferente sección, llenos de líquido y conectados entre sí. Cada cilindro tiene un pistón móvil.
  28. 28. Aplicaciones del PRINCIPIO DE PASCAL • B) FRENO HIDRÁULICO La presión ejercida sobre el pedal del freno se transmite a través del líquido a los pistones que actúan sobre el disco (o el tambor) del freno, multiplicando la fuerza que ejercemos con los pies.
  29. 29. EJERCICIOS DE REVISIÓN: PRINCIPIO DE PASCAL Pág. 99 – Ejercicio 12 Pág. 116- Ejercicios 9, 20
  30. 30. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
  31. 31. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES • Experimento hecho en clase: ¿Qué observamos?: ¿Qué has observado? ¿A qué crees que es debido?
  32. 32. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Principio de Arquímedes Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual al peso del líquido desalojado. PESO: P=mg EMPUJE: E= mfluido desalojado·g E=Vfluido desalojado dlíquido·g
  33. 33. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Principio de Arquímedes Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual al peso del líquido desalojado. Peso aire > peso agua PESO aire: P=mg PESO agua : Pagua= maparente·g Por esta razón, un cuerpo pesa menos en el agua que en el aire
  34. 34. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES EQUILIBRIO DE CUERPOS SUMERGIDOS CASO 1. El sólido se hunde PESO > EMPUJE mcuerpo·g > Vfluido desalojado dfluido·g La fuerza que sufre el cuerpo hacia abajo será: F= P-E Si el cuerpo está totalmente hundido, el volumen del fluido sumergido coincide con el volumen del cuerpo: Vcuerpo=Vfluido desalojado dcuerpo>dfluido
  35. 35. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES EQUILIBRIO DE CUERPOS SUMERGIDOS CASO 2. El sólido está en equilibrio en el líquido PESO = EMPUJE mcuerpo·g =Vfluido desalojado dfluido·g La fuerza resultante que sufre el cuerpo hacia abajo será nula: F=0N Esto solo ocurre si: dcuerpo=dfluido
  36. 36. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES EQUILIBRIO DE CUERPOS SUMERGIDOS CASO 3. El sólido flota PESO <EMPUJE mcuerpo·g < Vfluido desalojado dfluido·g La fuerza resultante que sufre el cuerpo hacia ARRIBA es: F=E-P A medida que el cuerpo sube, el volumen desalojado será menor y el empuje disminuye. El cuerpo sube hasta que peso y empuje se igualen (alcancen el equilibrio) PESO =EMPUJE mcuerpo·g = Vparte sumergidadfluido·g Vcuerpo·dcuerpog = Vparte sumergidadfluido·g Vcuerpo/ Vparte sumergida = dfluido/dcuerpodcuerpo<dfluido
  37. 37. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES EQUILIBRIO DE CUERPOS SUMERGIDOS
  38. 38. EJERCICIOS DE REVISIÓN: PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Pág. 103 – Ejercicio 17 Pág. 116- Ejercicios 10, 11, 12, 21, 22, 28, 29, 30 y 31
  39. 39. TENSIÓN SUPERFICIAL
  40. 40. TENSIÓN SUPERFICIAL Los líquidos tienden a presentar la mínima superficie posible -> fuerzas de cohesión de las moléculas
  41. 41. TENSIÓN SUPERFICIAL ¿Por qué flota el alfiler en el agua? A las moléculas de agua les gusta estar con otras moléculas de agua, se llama cohesión. La cohesión es debida al carácter polar de las moléculas de agua. Polar significa que por un lado tienen carga positiva y por el otro negativa, por eso se atraen entre ellas. Las moléculas de agua que están en el interior están rodeadas de moléculas de agua todas partes, pero las pobres moléculas de la superficie no tienen a nadie arriba, así que se agarran muy fuertemente a las de los lados y a las de abajo formando una especie de piel elástica en la que se sujeta el alfiler (se puede incluso observar como esa “piel” se curva). Este fenómeno debido a las fuerzas de cohesión entre las moléculas de agua se conoce como tensión superficial.
  42. 42. TENSIÓN SUPERFICIAL ¿Por qué se hunde el alfiler al añadir jabón? Ahora que ya sabemos por qué aparentemente flota, vamos a ver por qué se hunde al añadir detergente. Los detergentes hacen que la tensión superficial del agua disminuya porque interfieren en las fuerzas de cohesión. El agua ya no puede sujetar el alfiler y este se hunde. Uno de los motivos por los que el jabón lava es porque disminuye la tensión superficial y el agua en lugar de pegarse a ella misma se puede extender mejor sobre la suciedad. Y ahí va otra pregunta, ¿por qué el agua caliente limpia mejor que el agua fría? pues por lo mismo, porque en el agua caliente la tensión superficial es menor.
  43. 43. AEROSTÁTICA: PRESIÓN ATMOSFÉRICA
  44. 44. PRESIÓN ATMOSFÉRICA • ¿Qué es la presión atmosférica? • Explicación del experimento de clase
  45. 45. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: EXPERIMENTO DE TORRICELLI
  46. 46. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: EXPERIMENTO DE TORRICELLI
  47. 47. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: EXPERIMENTO DE TORRICELLI Según el principio general: PA  = PB La presión en A es debida a la atmósfera. Y la presión en B obedece exclusivamente a la columna de mercurio, ya que sobre C no hay nada haciendo presión... PC  = 0. Luego: PB  = ρHg  . h ·g  PB = 13600kg/m3  ·0,76 m ·9,8m/s2 PB =101.300 Pa  P atmosférica = 101.300 Pa = 1atm =  760mmHg
  48. 48. • Variación de la presión atmosférica con la altura PRESIÓN ATMOSFÉRICA: EXPERIMENTO DE TORRICELLI
  49. 49. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: EXPERIMENTO DE GUERICKE
  50. 50. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: EXPERIMENTO DE GUERICKE
  51. 51. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: BARÓMETRO Torricelli observó que su experimento también permitía detectar variaciones en la presión atmosférica: según el día, la columna medía algunas veces unos milímetros más de 76 cm, y otras, unos milímetros menos. Un aparato como éste, que mide continuamente la presión atmosférica, se llama barómetro Barómetros de mercurio Barómetros aneroides
  52. 52. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: APLICACIONES • PREVISIÓN DEL TIEMPO
  53. 53. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: APLICACIONES • PREVISIÓN DEL TIEMPO
  54. 54. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: APLICACIONES • DETERMINACIÓN DE LA ALTITUD Conociendo la presión en un punto podemos determinar su altura Cada 10m de subida => la presión desciende aprox, 1mm Hg ¡¡DEMUÉSTRALO!! Cada 10m de subida => la presión desciende aprox, 1mm Hg ¡¡DEMUÉSTRALO!!

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