Fiisica 2

1. Arturo Dávila Obando
arturo.davila@upnorte.edu.pe
WORKING ADULT
FÍSICA II
Mecánica de Fluidos

2. Al finalizar esta sesión el estudiante
estará en condiciones de Formular,
interpretar y aplicar la mecánica de
Newton para comprender los principios y
leyes de la Estática y la Dinámica de
los fluidos.
Logros

3.  Rama de la Física que estudia el movimiento de los
fluidos ( líquidos y gases) así como las fuerzas que
lo producen.

5.  Es toda sustancia que se deforma continuamente ante la presencia
de fuerzas tangenciales o de corte. (lo que provoca que carezcan de
forma definida.
El fluido se deforma de abcd a la nueva posición ab’c’d

6. 6

7. 7

8. La densidad de cualquier sustancia homogénea se define
como
su masa por unidad de volumen (densidad media).
Para materiales no homogéneos
La unidad de medición de la densidad en el SI es el kg/m3.
1 g/cm3 = 1000 kg/m3
V
M

d
dV
m
 
Material kg /m3 g /cm3
Aire 1,29 0,00129
Helio 0,18 0,00018
Hidrógeno 0,09 0,00009
Agua dulce 1 000 1,000
Hielo 917 0,917
Agua salada 1 030 1,030
Alcohol 806 0,806
Gasolina 680 0,680
Material kg /m3 g /cm3
Plata 10 500 10,500
Cobre 8 920 8,920
Hierro 7 860 7,860
Plomo 11 300 11,300
Oro 19 300 19,300
Mercurio 13 600 13,600
Madera 373 0,373
Aluminio 2 700 2,700

9. 9
Presión
Se define como la acción de la
componente de la fuerza
perpendicular a la superficie
(fuerza normal Fn) por unidad
de superficie sobre la cual
actúa.
S
F
P nF Fn
S
2
N
Pa
m
 

10. PSI atm mm Hg Bar Pa
PSI 1 0,0680 51,72 0,0689 7,142
atm 14,7 1 760 1,0131 1,013 x105
mm Hg 0,019 3 0,001 3 1 0,001 33 133
Bar 14,5 0,987 1024 1 105
Pa 1,4 x10-4 0,987x10-5 0,0075 10-5 1

11. Ejemplo 1: Presión de un objeto sobre el suelo
Sobre el suelo hay un bloque de aluminio, de medidas a = 20,0 cm de
alto, b = 30,0 cm de ancho y c = 40,0 cm de largo. ¿Qué presión ejerce el
bloque sobre el suelo en cada caso?(ver figura)
Solución:
Volumen del bloque:
V = 0,200 m x 0,300 m x 0,400 m = 0,0240 m3
Área de contacto
S1=0,300 m x 0,400 m = 0,120 m2
S2=0,300 m x 0,200 m = 0,060 m2
La fuerza que actúa sobre el área de contacto ,
es el peso del bloque:
F mg Vg 
81,90240,07002 F
NF 636
S
F
P n
PaP
P
3
1
1
1030,5
120,0
636


PaP
P
4
2
2
1006,1
0600,0
636



12. 12

13. 13

14. PaatmPo
5
10013,11 
 Es la presión ejercida por el aire
en cualquier punto de la
atmósfera. La presión atmosférica
normal al nivel del mar es:
 La fuerza que actúa sobre 1 m2
de área es:
 La presión atmosférica varía con
el estado del tiempo y con la
altitud.
 Variación de la presión
atmosférica con la altura:
NF 5
10013,1 
0
0
h
h
Ap p e


Donde ho=8,60 km y Po = 1,013 x 105 Pa

15. 15

17. 17

18. Presión ABSOLUTA:
 La presión que se mide con relación con el vacío perfecto.
 Es igual a la presión atmosférica más la presión manométrica.
Presión MANOMÉTRICAica :
 Indica en cuánto la presión del fluido es mayor o menor que la atmosférica. Por
ejemplo:
 pm = 300 Pa indica que el fluido tiene una presión de 300 Pa por encima de la
atmosférica.
 pm = -500 Pa indica que el fluido está sometido a una presión de 500 Pa menos
que la atmosférica.
0 mp p p 

20. 20

22. 22

23. 23

24. 24
Algunos ejemplos de prensa hidráulica
Gata hidráulica
Silla de dentista
Freno hidráulico
Brazo hidráulico

25. 25
Completamente sumergido Parcialmente sumergido

27. Cuando un cuerpo homogéneo y
simétrico está sumergido en dos
o más fluidos de diferentes
densidades, experimentará la
acción de un empuje resultante
(total) igual a la suma de los
empujes de cada fluido.
Luego entonces la fuerza de
flotación total será:
A
B
C
A
hC
hA
hB
total A B CE E E E  
    total A A B B C CE gV gV gV
CC
BB
AA
hAV
hAV
hAV




29.  El agua en un tanque se presuriza con aire y se mide la presión
con un manómetro de fluidos múltiples, como se muestra en la
figura. El tanque está en una montaña a una altitud de 1 400
m, donde la presión atmosférica es de 85.6 kPa. Determine la
presión del aire en el tanque si h1 = 0.2 m, h2 = 0.3 m, y
h3=0.35 m. Tome las densidades del agua, el aceite y el
mercurio como 1 000 kg/m3, 850 kg/m3, y 13 600 kg/m3,
respectivamente.

30.  Una muestra de mineral pesa 17.5 N en el aire
pero, si se cuelga de un hilo ligero y se sumerge
por completo en agua, la tensión en el hilo es de
11.2N. Calcule el volumen total y la densidad de
la muestra.
30

31.  Una rana en una vaina semiesférica se encuentra
flotando sin hundirse en el mar (ρ= 1.35g/cm3). Si la
vaina tiene un radio de 8cm y una masa despreciable
¿Cuál es la masa de la rana?
31

32.  Un lingote de Aluminio solido pesa 89N en el
aire. ¿Qué volumen tiene? El lingote se cuelga
de una cuerda y se sumerge por completo en
agua. ¿Qué tensión hay en la cuerda (el peso
aparente del lingote en agua)?
32

33.  Una roca cuelga de un hilo ligero. Cuando está
en el aire, la tensión en el hilo es de 39,2N.
Cuando está totalmente sumergida en agua, la
tensión es de 28.4N. Cuando está totalmente
sumergida en un líquido desconocido, la tensión
es de 18,6N. Determine la densidad del líquido
desconocido.
33

34.  Una esfera de plástico flota en el agua con 50%
de su volumen sumergido. Esta misma esfera
flota en aceite con el 40% de su volumen
sumergido. Determine las densidades del aceite
y de la esfera.
34

35. Bibliografía
1. SEARS, ZEMANSKY,YOUNG Física universitaria vol. 1.
2. Hugo Medina Guzmán. Fisica II
3. Pablo Vilela Proaño. Fisica PUCP
4. Katia Zegarra. Fisica PUCP
5. RAYMOND SERWAY Física para ciencias e ingeniería