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1. ÁREA: CIENCIAS NATURALES
ASIGNATURA: FÍSICA
ESTUDIANTE:____________________________________GRADO:________
PERIODO: _______
La inmensa mayoría de los materiales presentes en la Tierra se encuentran
en estado 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.
Los fluidos
Se denomina fluido a toda sustancia que tiene capacidad de fluir. En esta
categoría se encuadran los líquidos y los gases, que se diferencian entre sí
por el valor de su densidad, que es mayor en los primeros. La densidad se
define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que
ocupa: ρ = M/V
La densidad es un valor escalar y sus unidades son kg/m3
en el Sistema
Internacional.
Propiedades de los fluidos
Los gases y los líquidos comparten algunas propiedades comunes. Sin
embargo, entre estas dos clases de fluidos existen también notables
diferencias:
 Los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los
contiene, mientras que los líquidos adoptan la forma de éste pero no
ocupan la totalidad del volumen.
 Los gases son compresibles, por lo que su volumen y densidad
varían según la presión; los líquidos tienen volumen y densidad
constantes para una cierta temperatura (son incompresibles).
 Las moléculas de los gases no interaccionan físicamente entre sí, al
contrario que las de los líquidos; el principal efecto de esta
interacción es la viscosidad.

2. La presión
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.
El grado de deformación que sufre un cuerpo depende de la magnitud de la
fuerza y de la extensión de superficie sobre la que ésta se aplique. En tal
sentido, se define presión como la magnitud de la fuerza ejercida
perpendicularmente por unidad de área.
p=F/A
La presión es una magnitud escalar, que queda definida íntegramente por
una cantidad numérica.
Para una fuerza dada, la presión es tanto mayor cuanto menor sea la
superficie sobre la que se aplica, y a la inversa. Este principio se aprovecha
en numerosos mecanismos y dispositivos cotidianos; por ejemplo:
 Las agujas y los cuchillos tienen punta o filo (de superficie muy
pequeña) para obtener una presión máxima con una fuerza
moderada.
 Los esquíes y las traviesas del ferrocarril sirven para aumentar la
superficie de apoyo y evitar que el esquiador se hunda en la nieve o
el tren se aplaste contra el suelo.

3.  El pascal (símbolo Pa) es la unidad de presión del Sistema
Internacional de Unidades. Se define como la presión que ejerce una
fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal
la misma.
1 pascal (Pa) = 1 N/m2
= 1 J/m3
= 1 kg·m–1
·s–2
Equivale a 10 barias y a 9,86923 · 10–6
atmósferas.
Barómetros
Los instrumentos utilizados para medir la presión atmosférica son los
barómetros, que se inspiran en la experiencia de Torricelli. Los dos tipos
más utilizados de barómetros son:
 De sifón o de cubeta, con un tubo en U con una rama cerrada sobre
la que se dispone una escala graduada.
 Métalico o de Vidi, provisto de una caja en la que se ha practicado el
vacío cuya tapa, elástica y deformable, propicia el desplazamiento de
una aguja sobre una escala que acompaña a las variaciones de
presión atmosférica.
Diseño de un barómetro de cubeta, un modelo de alta precisión para medir
presiones atmosféricas.
Presión hidrostática

4. Dado un fluido en equilibrio, donde todos sus puntos tienen idénticos
valores de temperatura y otras propiedades, el valor de la presión que ejerce
el peso del fluido sobre una superficie dada es:
P =  g h
Siendo p la presión hidrostática, þ la densidad del fluido, g la aceleración
de la gravedad y h la altura de la superficie del fluido. Es decir, la presión
hidrostática es independiente del líquido, y sólo es función de la altura que
se considere.
Por tanto, la diferencia de presión entre dos puntos A y B cualesquiera del
fluido viene dada por la expresión:
PA – PB =  g(hA –hB )=  g Δh
La diferencia de presión hidrostática entre dos puntos de un fluido sólo
depende de la diferencia de altura que existe entre ellos.
Principio de Pascal. Prensa hidráulica
En un fluido en equilibrio, la presión ejercida en cualquiera de sus puntos
se transmite con igual intensidad en todas las direcciones. Esta ley,
denominada Principio de Pascal, tiene múltiples aplicaciones prácticas y
constituye la base teórica de la prensa hidráulica.
Esquema de una prensa hidráulica: un recipiente relleno de líquido con dos
émbolos de distinta superficie.
Al aplicar una fuerza F1 sobre el primer émbolo, se genera una presión en
el fluido que se transmite hacia el segundo émbolo, donde se obtiene una
fuerza F2. Como la presión es igual al cociente entre la fuerza y la
superficie, se tiene que:
p1 = p2  F1/A1 = F2/A2  F2 = F2.A1/A2

5. Como A2 > A1, la fuerza obtenida en el segundo émbolo es mayor que la
que se ejerce en el primero. Por ello, con una prensa hidráulica es posible
alzar grandes pesos aplicando fuer zas pequeñas o moderadas Entonces:
F1/A1 es igual F2/A2 por lo que despejando un termino se
tiene que: F2=F1.(A2/A1)
.
Principio de Arquímedes
Todo cuerpo completamente sumergido desaloja un volumen de fluido
igual a su propio volumen. En condiciones de equilibrio, un cuerpo
sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje vertical
ascendente que es igual al volumen de líquido desalojado. Este
enunciado se conoce como Principio de Arquímedes
Empuje de los cuerpos sumergidos
La presión que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo
contiene y la frontera de los cuerpos sumergidos en él producen en éstos
una fuerza ascensional llamada empuje.
Por tanto, en un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas de sentido contrario:
el peso descendente y el empuje ascendente.

6. Si el empuje es mayor que el peso, el cuerpo sale a flote; en caso contrario,
se hunde.
Empeje = f Vc g
Donde f es la densidad del fluido, Vc el volumen del líquido desalojado
(volumen de cuerpo sumergido) y g la gravedad.
El empuje de un cuerpo depende de tres factores:
 La densidad
 El peso del cuerpo
 La gravedad
Vasos comunicantes
Vasos comunicantes.
Se llama vasos comunicantes a recipientes de líquidos comunicados entre
sí, en general por su base. Estos vasos tienen la propiedad de que, en
condiciones de equilibrio, el líquido que los llena tiene igual presión en
todos sus puntos situados a la misma altura y, consiguientemente, alcanza
una misma altura sea cual sea la forma de los vasos.
Sistemas hidráulicos
El principio de la prensa hidráulica se aplica en numerosos dispositivos
prácticos, como los gatos o elevadores hidráulicos, la grúa hidráulica y los
frenos hidráulicos de los automóviles.
Blaise Pascal

7. Blaise Pascal (1623-1662) fue un notable filósofo y matemático francés
que descubrió el principio de la prensa hidráulica. También se le considera
fundador de la teoría de las probabilidades.
La presión atmosférica
La Tierra está rodeada por una masa de fluido gaseoso llamada atmósfera.
El peso de la atmósfera, que ejerce una presión por unidad de superficie,
provoca un efecto de adaptación en todos los seres vivos. Así, por ejemplo,
en los mamíferos dicha presión se compensa con una tensión sanguínea
interna sustentada por una vasta red de capilares.
El peso por unidad de superficie que ejerce el aire sobre los cuerpos
situados en la atmósfera se llama presión atmosférica. Esta presión se
detecta en los fenómenos cotidianos de la naturaleza. Así, por ejemplo, al
pegar una ventosa sobre una superficie lisa sin que quede aire encerrado en
su interior, la presión atmosférica la mantiene firmemente adherida, de
manera que no cae por su peso.
La atmósfera
La capa de fluido que rodea a la superficie terrestre se conoce como
atmósfera. La mezcla de gases que compone la atmósfera, constituida
principalmente por nitrógeno y oxígeno, se denomina aire.
La atmósfera está constituida en varios niveles de propiedades definidas:
 Troposfera, la capa más cercana a la Tierra, donde tienen lugar los
fenómenos meteorológicos y que alcanza de 6 a 17 km de altura,
según la región del globo.
 Estratosfera, por encima de la anterior, que llega a unos 50 km.
 Mesosfera, siguiente nivel, de densidad muy baja y un espesor de
unos 50 km. Termosfera, que llega hasta 400 km, aproximadamente,
y se caracteriza por un rápido aumento de la temperatura.
 Termosfera, que llega hasta 400 km, aproximadamente, y se
caracteriza por un rápido aumento de la temperatura.

8. Medida de la presión atmosférica
El valor de la presión atmosférica se puede determinar mediante un sencillo
experimento ideado por Evangelista Torricelli en 1643.
Esquema de la experiencia de Torricelli para medir la presión atmosférica.
Al rellenar el tubo con mercurio e invertirlo sobre la cubeta con el extremo
cerrado en su posición superior, se vacía el tubo hasta que el líquido
alcanza una altura de 76 cm. Esta altura se debe a la acción de la presión
atmosférica, que empuja al mercurio hacia arriba por el tubo.
La presión atmosférica se mide como una altura equivalente a 76 cm de
mercurio. Así pues:
La unidad N/m2
se llama pascal (símbolo Pa). Por lo que:
EJERCICIOS DE PRACTICA
1. Se introduce en agua una esfera de aluminio de 3cm de radio colgada
de un dinamómetro, determinar:
a. Cual es el empuje que experimenta la esfera?
b. Que lectura señala el dinamómetro al sumergir la esfera
c. Responde las mismas preguntas suponiendo que la esfera se en
alcohol cuya densidad es 0,81g/cm3
2. Un bloque de madera cuya densidad es 0,6 g/cm3
y 200g de masa
flota en el agua.
a. Justifica por que el peso del bloque es igual a la fuerza de empuje.
b. Determinar la fuerza de empuje que experimenta el bloque.
c. Determinar el volumen del liquido desplazado
3. La presión máxima que puede soportar una persona normal es de 8
atm, con base a este dato cual es la máxima profundidad al que una
persona puede descender el mar sin correr ningún peligro?
4. Se sumerge en agua un decímetro cubico (10-3
m3
) de acero:

9. a. Cual es la magnitud de la fuerza de empuje que actúa sobre el
acero?
b. Cual es el peso aparente del objeto. densidad del acero
9 x 103
g/m3
5. Sobre un pistón pequeño de un sistema hidráulico, cuya sección
transversal tiene 0.05m2
de área, se ejerce una fuerza de 20.N, ¿Cuál
es la magnitud del peso que puede ser levantado por el pistón, cuya
sección trasversal tiene 0.10 m2
de área?
6. Las sillas de los dentistas son ejemplos de sistemas hidráulicos. Si la
silla pesa 1600N y descasa sobre un pistón de sección trasversal de
área de 1400 cm2
, ¿Qué fuerza se debe aplicar al pistón pequeño para
subir la silla si su sección trasversal tiene un área de 72 cm2
?
RESPONDE LAS SIGUIENBTES PREGUNTAS
1. Los dos recipientes de la figura, tienen la misma área basal, pero
uno de contiene el triple de volumen de agua que el otro. ¿en
cual de los dos recipientes pesa más el agua contenida? ¿en cual
de los dos es mayor la presión el en fondo?
2. Porque flota un barco aunque lleva objetos mas densos que el
agua?
3. En que situaciones pesa mas un cuerpo cuando esta en el aire o
en el vacio?
4. Explica el funcionamiento de los acueductos y otras aplicaciones
de los vasos comunicantes.
5. Realizar un mapa conceptual del documento