Habrás oído muchas veces que la
presión puede matar a un submarinista o romper un submarino, pero ¿por qué
ocurre esto?
Cuando un cuerpo se encuentra en el interior de un fluido (sea
este líquido o gas) experimenta fuerzas en toda su superficie, estas fuerzas
son siempre perpendiculares a la superficie del cuerpo. Como sobre el cuerpo
sumergido actúa una fuerza por superficie entonces está actuando una presión.
La mayoría de los materiales presentes
en la Tierra se encuentran en estado de fluido, ya sea en forma de líquidos o
de gases. No sólo aparecen en dicho estado las sustancias que componen la
atmósfera y la hidrosfera (océanos, mares, aguas continentales), sino también
buena parte del interior terrestre. Por ello, el estudio de las presiones y
propiedades hidrostáticas e hidrodinámicas tiene gran valor en el marco del
conocimiento del planeta.
En este tema deberás analizar las características fundamentales de los fluidos en reposo y movimiento a través de las teorías, principios o modelos matemáticos aplicándolas en situaciones cotidianas. La mecánica de fluidos comprende el estudio de los fluidos en estado de reposo y en movimiento.
Un tubo de plástico se cierra por la parte inferior con una arandela de goma. Como puede verse la arandela cae si se suelta la cuerda que la mantiene pegada al tubo, pero permanece en su posición si el tubo es introducido en un recipiente con agua. Esto indica que el líquido ejerce una fuerza hacia arriba sobre la arandela. Esta fuerza es considerable ya que, como se puede observar, es suficiente para mantener la arandela en su sitio aunque el agua que se filtra y va llenando el tubo interior, ejerce su peso sobre ella (columna coloreada).
Ejemplo
Un
buceador desciende a 10 metros de profundidad en el mar. ¿Cuál es la
presión que está soportando, si la densidad del agua del mar es 1025
kg/m3?
Aplicando la fórmula del principio fundamental de la hidrostática obtén la solución.
Entra al sitio : http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pman.html y aplica la ecuación del PFH
El principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase:
"La presión que se ejerce sobre un líquido encerrado en un recipiente, se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente."
La presión 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 está encerrado en algún recipiente, que el fluido es incompresible...
El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presión.
También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidraulicas.
El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los liquidos. En esta clase de fluidos la densidad es prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación:
En el link PRENSA HIDRÁULICA aplica la fórmula y observa los valores.
El principio de Arquímedes afirma que "Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje ascendente igual al peso de fluido desalojado. El fluido desalojado es igual al volumen del cuerpo que se introdujo en el fluido"
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en la figuras:
Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido.
La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, dondep solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie.
Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.
ANIMACION DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Cuando un cuerpo se encuentra en el interior de un fluido (sea
este líquido o gas) experimenta fuerzas en toda su superficie, estas fuerzas
son siempre perpendiculares a la superficie del cuerpo. Como sobre el cuerpo
sumergido actúa una fuerza por superficie entonces está actuando una presión. 
La mayoría de los materiales presentes
en la Tierra se encuentran en estado de fluido, ya sea en forma de líquidos o
de gases. No sólo aparecen en dicho estado las sustancias que componen la
atmósfera y la hidrosfera (océanos, mares, aguas continentales), sino también
buena parte del interior terrestre. Por ello, el estudio de las presiones y
propiedades hidrostáticas e hidrodinámicas tiene gran valor en el marco del
conocimiento del planeta.En este tema deberás analizar las características fundamentales de los fluidos en reposo y movimiento a través de las teorías, principios o modelos matemáticos aplicándolas en situaciones cotidianas. La mecánica de fluidos comprende el estudio de los fluidos en estado de reposo y en movimiento.
La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos
o de la hidráulica que estudia los fluidos incompresibles en estado deequilibrio; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o
posición, en contraposición a la dinámica de fluidos.
Los principales teoremas que respaldan
el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de
Arquímedes.
PRESIÓN
En la Fisica,la presión es un concepto utilizado para definir la influencia de una fuerza uniformemente distribuida sobre una superficie. La medida de la presión se puede calcular dividiendo la intensidad de la fuerza por el área de la superficie:
P= F/A Donde: P=presión F=fuerza A=área o superficie
Unidades de Presión
En cualquier caso en que exista presión una fuerza actuará en forma perpenticular sobre una superficie.
No debes confundir los conceptos de presión y fuerza; los líquidos transmiten presiones, los sólidos fuerzas.
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
La
presión atmosférica es la fuerza que el peso de la columna
de atmósfera por encima del punto de medición ejerce por
unidad de área. La unidad de medición en el sistema métrico
decimal es el hectoPascal (hPa) que corresponde a una fuerza de 100 Newton
sobre un metro cuadrado de superficie.
La variación de la presión con la altura es mucho mayor que la variación horizontal, de modo que para hacer comparables mediciones en lugares distintos, hay que referirlas a un nivel común (usualmente el nivel del mar).
Por razones climáticas la presión de la atmósfera sobre la superficie terrestre no es constante.
La superficie de la Tierra se encuentra en el fondo de un mar atmosférico. La presión atmosférica estándar, se mide en varias unidades:
1 atmósfera = 760 mmHg = 29.92 puHg = 14.7 lb/in2 = 101.3 KPa
P= F/A Donde: P=presión F=fuerza A=área o superficie
Unidades de Presión
En cualquier caso en que exista presión una fuerza actuará en forma perpenticular sobre una superficie.
No debes confundir los conceptos de presión y fuerza; los líquidos transmiten presiones, los sólidos fuerzas.
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Se conoce como presión
atmosférica a aquella presión que ejerce el aire en cualquier punto de
la atmósfera. Si bien cuando uno se refiere a este tipo de presión se
está hablando de la presión atmosférica que ocurre sobre el planeta
tierra, la misma cuestión puede hacerse extensible a otros planetas e
incluso satélites.
... via Definicion ABC http://www.definicionabc.com/medio-ambiente/presion-atmosferica.php
... via Definicion ABC http://www.definicionabc.com/medio-ambiente/presion-atmosferica.php
La variación de la presión con la altura es mucho mayor que la variación horizontal, de modo que para hacer comparables mediciones en lugares distintos, hay que referirlas a un nivel común (usualmente el nivel del mar).
Por razones climáticas la presión de la atmósfera sobre la superficie terrestre no es constante.
La superficie de la Tierra se encuentra en el fondo de un mar atmosférico. La presión atmosférica estándar, se mide en varias unidades:
PRESIÓN MANOMÉTRICA Y PRESIÓN ABSOLUTA
Ls presión que se manifiesta en un líquido encerrado en un reciiente cuando es calentado, como sucede en las ollas express y aquellas que contienen un fluido como los esterilizadores, calderas de vapor, o la presión en los neumáticos, esta presión diferente a la atmosférica es llamada presión manométrica.
PRESIÓN ABSOLUTA
Es la que soporta un fluido encerrado y es igual a la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica.
Presión absoluta= presión atmosférica + presión manométrica
Se conoce como presión
atmosférica a aquella presión que ejerce el aire en cualquier punto de
la atmósfera. Si bien cuando uno se refiere a este tipo de presión se
está hablando de la presión atmosférica que ocurre sobre el planeta
tierra, la misma cuestión puede hacerse extensible a otros planetas e
incluso satélites.
... via Definicion ABC http://www.definicionabc.com/medio-ambiente/presion-atmosferica.php
... via Definicion ABC http://www.definicionabc.com/medio-ambiente/presion-atmosferica.php
PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTÁTICA (PFH)
El principio fundamental de la hidrostática establece que la presión en un punto del interior de un fluido (presión hidrostática) es directamente proporcional a su densidad, a la profundidad que se encuentre dicho punto y a la gravedad del sitio en el que se encuentre el fluido.
Ph = d . g. h
Donde:
- P es la presión en un punto del fluido.
- d es la densidad del fluido
- g es la gravedad del lugar donde se encuentre el fluido.
- h es la profundidad
Puede deducirse la expresión
anterior a partir de un sencillo experimento (ver vídeo y animación).
Un tubo de plástico se cierra por la parte inferior con una arandela de goma. Como puede verse la arandela cae si se suelta la cuerda que la mantiene pegada al tubo, pero permanece en su posición si el tubo es introducido en un recipiente con agua. Esto indica que el líquido ejerce una fuerza hacia arriba sobre la arandela. Esta fuerza es considerable ya que, como se puede observar, es suficiente para mantener la arandela en su sitio aunque el agua que se filtra y va llenando el tubo interior, ejerce su peso sobre ella (columna coloreada).
Ejemplo
Aplicando la fórmula del principio fundamental de la hidrostática obtén la solución.
Entra al sitio : http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pman.html y aplica la ecuación del PFH
PRINCIPIO DE PASCAL
El principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase: "La presión que se ejerce sobre un líquido encerrado en un recipiente, se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente."
La presión 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 está encerrado en algún recipiente, que el fluido es incompresible...
El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presión.
El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los liquidos. En esta clase de fluidos la densidad es prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación:
En el link PRENSA HIDRÁULICA aplica la fórmula y observa los valores.
Ejemplo
Los émbolos de una prensa hidráulica tienen 25 cm2 y 150 cm2. Si se aplica una fuerza de 100 N en el émbolo pequeño, ¿Cuál será la fuerza que se ejercerá sobre el mayor?
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
El principio de Arquímedes afirma que "Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje ascendente igual al peso de fluido desalojado. El fluido desalojado es igual al volumen del cuerpo que se introdujo en el fluido"
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en la figuras:
- El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
- La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.
Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido.
La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, dondep solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie.
Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.
Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje
vertical hacia arriba llamada E, equivalente al peso del fluido que
desaloja. Matemáticamente, la fuerza de empuje:
Pfluido=E=m·g=d·V·g
donde:
También se puede expresar como: E= Pe V
También se puede expresar como: E= Pe V
- Pfluido es el peso del fluido que se desplaza al sumergir un cuerpo en él.
- E es la fuerza de empuje que sufre el cuerpo sumergido.
- m es la masa del fluido desplazado.
- d es la densidad del fluido.
- Pe = Peso específico del líquido.
- V es el volumen del fluido desalojado.
- g es la gravedad.
Ejemplo
¿Sabrías
decir cual es el peso aparente de un cubo de 10 cm de lado y 10 kg de
masa que se sumerge completamente en un fluido cuya densidad es 1000
kg/m3?
En los siguientes videos se presenta la historia de cómo Arquímedes llegó a este Principio y algunas de sus aplicaciones
En los siguientes videos se presenta la historia de cómo Arquímedes llegó a este Principio y algunas de sus aplicaciones
PREGUNTAS CAPCIOSAS
| (Del sitio: http://ricuti.com.ar/No_me_salen/FLUIDOS/FT_atmosf.html) | |||
| |||
Referencias:
http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/500/532/html/Unidad_04/pagina_2.html
http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Videos/Hidrostatica/Index.htm
https://fisicadelmovimiento.wordpress.com/fluidos/
https://www.fisicalab.com/apartado/principio-de-arquimedes#contenidos
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