Este documento resume los diferentes estados de la materia (sólido, líquido, gaseoso, plasma y condensado de Bose-Einstein), define los fluidos y sus propiedades como la tensión superficial, viscosidad y densidad. Explica los diferentes tipos de presión como la hidrostática, atmosférica, manométrica y absoluta, y presenta los principios de Pascal, Arquímedes y su aplicación en la prensa hidráulica.

1. BLOQUE 1 Fluidos en reposo y en movimiento ESCUELA PREPARATORIA FEDERAL POR COOPERACIÓN “ ANTONIO AUDIRAC ” FÍSICA II Cuarto Semestre Notas del Curso Academia de Física

2. Contenido Hidrostática Estados de la Materia Cambios de Estado Fluidos Propiedades de los Fluidos Presión Tipos de Presión Principio de Pascal Prensa Hidráulica Principio de Arquímedes Hidrodinámica Gasto Flujo Teorema de Bernoulli Ecuación de Continuidad Teorema de Torricelli

3. Estados de la Materia Los diferentes estados en que podemos encontrar la materia se denominan estados de agregación de la materia. Las distintas formas en que la materia se "agrega", como un conjunto de átomos, se pueden clasificar en cinco estados: Sólido Líquido Gaseoso Plasma Condensado de Bose-Einstein

4. Estados de la Materia Solido: Generalmente los cuerpos en estado sólido son rígidos, duros y resistentes. Características: Tienen forma fija; Su volumen no varía prácticamente al comprimirlo; Su estructura es ordenada . Líquido: Generalmente tienen la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. Características: Su forma es la del recipiente; Su volumen varía poco al comprimirlo; No tiene una estructura muy ordenada

5. Estados de la Materia Gaseoso: Generalmente en este estado los átomos o moléculas del gas se encuentran virtualmente libres de modo que son capaces de ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene. Características: Su forma es la del recipiente; Al comprimirlos su volumen varía mucho; Su estructura molecular es desordenada. Plasma: Este estado se trata de un gas ionizado, que se alcanza a grandes temperaturas. Características: Es el más abundante en el Universo; Los plasmas tienen la característica de ser conductores de la electricidad; En muchos casos, el estado de plasma se genera por combustión.

6. Estados de la Materia Condensado de Bose-Einstein Para alcanzar el estado de Bose-Einstein es necesario enfriar muchísimo los átomos, su velocidad disminuye hasta que su longitud de onda se hace tan larga que su onda es casi plana.

7. Cambios de estado de la materia

8. Fluidos [Definición] Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez. Los líquidos y los gases son fluidos. Tensión Superficial Cohesión Adherencia Capilaridad Densidad Peso Específico Viscosidad Propiedades

9. Propiedades de los Fluidos [Tensión Superficial] Numerosas observaciones sugieren que la superficie de un líquido actúa como una membrana estirada bajo tensión. Esta fuerza, que actúa paralela a la superficie, proviene de las fuerzas atractivas entre las moléculas. Este efecto se llama tensión superficial . [Viscosidad] Es una medida de la resistencia de los líquidos a fluir. Los líquidos que tienen fuerzas intermoleculares fuertes tienen viscosidades altas.La viscosidad disminuye al aumentar la temperatura (las moléculas adquieren energía y se mueven más fácilmente) [Capilaridad] Es el ascenso o descenso de un líquido en un tubo de diámetro pequeño (capilar) insertado en el líquido. La acción de la capilaridad es el resultado de la tensión superficial de las fuerzas adhesivas

10. Propiedades de los Fluidos [Fuerzas de Cohesión] Son Fuerzas de atracción intermolecular entre moléculas semejantes. Las fuerzas adhesivas son mas grandes que las cohesivas El liquido sube por las paredes del recipiente. El liquido “moja” la superficie [Fuerzas de Adhesión] Es una atracción intermolecular entre moléculas distintas. Las fuerzas cohesivas son mas grandes que las adhesivas El liquido se curva hacia abajo. El liquido “no moja” la superficie

11. Propiedades de los Fluidos [Densidad] Es una propiedad que se determina mediante el cociente entre la masa y el volumen de una sustancia. La unidad de medida en el S.I. de Unidades es kg/m 3 , también se utiliza frecuentemente la unidad g/cm 3 [Peso Especifico] Se determina mediante el cociente entre el peso y el volumen de una sustancia. La unidad del peso específico en el SI es el N/m 3 . La densidad está relacionada con el grado de acumulación de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, más denso que otro más disperso), pero también lo está con el peso. Así, un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro más grande es también mucho más denso. El peso específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen unidad de la misma sustancia considerada.

12. Presión [Definición] Se define como el cociente entre la componente de la fuerza perpendicular a la superficie y el área de dicha superficie. La unidad de medida en el sistema internacional es el: Pascal (Pa) = N/m 2 Hidrostática Atmosférica Absoluta Manométrica Tipos de Presión

13. Presión Hidrostática [Definición] Es la presión que origina un liquido cobre las paredes del recipiente que lo contiene. Esta presión actúa en todas las direcciones y aumenta conforme es mayor la profundad. La llamada paradoja de Stevin señala que: “ La presión ejercida por un líquido en cualquier punto e un recipiente no depende de la forma de éste ni de la cantidad de líquido contenido, sino únicamente del peso especifico y de la altura que hay del punto considerado a la superficie libre del líquido”

14. Presión Atmosférica [Definición] Es la presión que se ejerce debido al peso de la atmósfera. Se ejerce sobre todos los cuerpos inmersos en ella y varía con la altura y con las condiciones climáticas. En condiciones normales, su valor es de 1 atm La presión atmosférica no puede calcularse fácilmente, pero si medirse utilizando un barómetro, instrumento que sirve para determinar experimentalmente esta presión. El primero en medir la presión atmosférica fue Evangelista Torricelli, el año 1643.

15. Presión Manométrica [Definición] Es la presión relativa que ejerce un fluido, su valor depende de la presión externa. La presión manométrica puede tener un valor mayor o menor que la presión atmosférica. Una presión manométrica de cero corresponde a una presión que es igual a la presión atmosférica local. Los dispositivos para medir presión se denominan manómetros (de tubo en U y de Bourdon)

16. Presión Absoluta [Definición] Se denomina presión absoluta a la presión que soporta un sistema respecto al cero absoluto. Para poder decir que existe sobrepresión la presión absoluta debe ser superior a la presión atmosférica. Sin embargo, cuando la presión absoluta es inferior a la presión atmosférica decimos que existe una depresión.

17. Principio de Pascal Este principio fue enunciado por el físico Blaise Pascal y enuncia lo siguiente: “ La presión aplicada a un fluido encerrado en un recipiente se transmite por igual a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene” La aplicación más importante de este principio es la prensa hidráulica. Se utiliza para obtener grandes fuerzas al hacer fuerzas pequeñas.

18. Prensa Hidráulica La prensa consta de dos émbolos de distintos diámetros, los cuales están intercomunicados por un tubo. Por medio de uno de los émbolos se puede ejercer una presión en el líquido. De acuerdo con el principio de Pascal, esta presión se transmite al otro émbolo con la misma intensidad, por lo que éste debe subir. Para que los émbolos mantengan la misma posición, ambos deben ejercer la misma presión sobre el líquido.

19. Principio de Arquímedes “ La corona de oro del rey Herón” Según se cree, Arquímedes fue llamado por él el rey Herón de Siracusa, donde Arquímedes vivió en el siglo III A.C., para dilucidar el siguiente problema. Se cuenta que el rey Herón de Siracusa le había entregado a un platero una cierta cantidad de oro para con ella le hiciera una corona. Cuando estuvo terminada, se decía que el platero había sustituido una parte del oro por una cantidad equivalente de plata, devaluando con ello la corona y engañando, pues, al rey. El rey encargó a Arquímedes que descubriera si había sido engañado. El problema que Arquímedes debía resolver era determinar si el joyero había sustraído parte del oro o no, pero no podía romper la corona para averiguarlo. ¡Eureka! y corrió desnudo. Arquímedes pensó arduamente cómo resolver el problema, sin poder encontrar una solución. Se dice que mientras se disponía a bañarse en una tina, en la que por error había puesto demasiada agua, al sumergirse en ella, parte del agua se derramó. Arquímedes se dio cuenta de que este hecho podía ayudarle a resolver el enigma planteado por Herón y fue tal su regocijo que, desnudo, salió corriendo de la tina gritando "¡Eureka, eureka!" (que significa "¡Lo encontré, lo encontré!"). En efecto, Arquímedes, con esta observación, dio origen a un método para determinar el volumen de distintos tipos de sólidos. Este método se conoce con el nombre de Medición de Volumen por Desplazamiento (de líquidos).

20. Principio de Arquímedes “ Todo cuerpo sumergido en un fluido sufre una fuerza vertical y hacia arriba (denominada empuje) cuyo valor es igual al peso del agua desalojada por el cuerpo”