Descripción de los fluidos en estado de reposo

1. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS
UNIDAD ACADÉMICA DE PREPARATORIA
Física II
Docente: Irma Torres Ordaz
Unidad Temática I: Hidromecánica
Unidad de Trabajo I: Hidrostática
Fecha: Abril del 2016

2. OBJETIVO
• El alumno analiza la importancia del estudio del comportamiento de los
fluidos en reposos y en movimiento, el calor y la temperatura a través de los
descubrimientos y de las aportaciones a la ciencia y la tecnología, valorando
sus preconcepciones sobre los fenómenos naturales.
• Utiliza esquemas matemáticos que facilitan identificar, plantear, formular y
resolver problemas de carácter, científico, tecnológico y práctico, poniendo en
práctica sus conocimientos previos de Física I.
• Construye nuevos conceptos, relacionados los temas, logrando así adquirir las
habilidades, destrezas, aptitudes y valores en un ambiente de tolerancia
respeto entre sus pares, su entorno escolar, social y medio ambiente, lo cual
propiciará la formación integral del estudiante

3. UNIDAD TEMÁTICA I: HIDRÁULICA
UNIDAD DE TRABAJO I: HIDROSTÁTICA
1.1 Concepto e importancia de la Hidrostática y su división.
1.2 Características de los líquidos: viscosidad, tensión superficial, cohesión,
adherencia y capilaridad.
1.3 Densidad y Peso específico.
1.4 Presión, Presión Hidrostática, Presión Atmosférica y Presión Absoluta.
1.6 Principio de Pascal.
1.7 Principio de Arquímedes.

4. UNIDAD TEMÁTICA I: HIDRÁULICA
UNIDAD DE TRABAJO 2: HIDRODINÁMICA
2.1 Concepto de hidrodinámica y sus aplicaciones.
2.2 Gasto, flujo y ecuación de continuidad.
2.3 Teorema de Bernoulli y sus aplicaciones.

5. UNIDAD DE TRABAJO 1: HIDROSTÁTICA
La Hidrostática estudia las propiedades de los fluidos que están
en reposo

6. CONCEPTOS
Estados físicos de la materia.
Plasma.
Solido
Líquido
Gas
Fluido
Hidráulica
Hidrostática
Hidrodinámica.

7. ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA  Toda la materia existe en uno de
los cuatro estados físicos e la
materia: Sólido Líquido, Gas,
Plasma ( y condensado de Bose-
Einstein)
 La materia del universo se encuentra
sometida bajo condiciones naturales.
 Según la temperatura, presión o volumen a
la que se vea sometida podemos encontrar
dicha materia en diversos estados de
agregación .
 Toda materia está constituida a partir de
átomos y moléculas. Estas partículas
poseen energía por lo que se encuentran
en movimiento continuo.
 Mientras más energía posea la materia
mayor será el movimiento molecular y a su
vez mayor temperatura percibiremos.

8. ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA

9. SÓLIDO
 Los cambios de estado se producen debido a la transformación
energética . El primer estado de la materia es el sólido .
 Se forma cuando la fuerza de atracción de las moléculas es
mayor que las de repulsión. Las moléculas se quedan fijas y el
movimiento energético se queda limitado a vibración
despreciable. A medida de que la temperatura aumente, la
vibración será mayor.
 Manteniendo constante la presión, a baja temperatura los
cuerpos se presentan en forma sólida tal que los átomos se
encuentran entrelazados formando generalmente estructuras
cristalinas , lo que confiere al cuerpo la capacidad de soportar
fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados
generalmente rígidos, duros y resistentes.

10. SÓLIDO
Es uno de los cuatro estado de agregación de la materia, se
caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de
volumen.
Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan
formas bien definidas.
El estado sólido presenta las siguientes características:
 Fuerza de cohesión (atracción).
 Vibración.
 Tiene forma propia.
 Los sólidos no se pueden comprimir.
 Resistentes a fragmentarse.
 Volumen definido.
 Puede ser orgánico o inorgánico.

11. LÍQUIDO
 Es un estado de agregación de la materia en forma
de fluido altamente incompresible

12. GAS
Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a
diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos,
como los líquidos.
En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy
pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen
es también muy pequeño.
Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre
ellas y con las paredes del recipiente que los contiene.
Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que
presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo
que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un
límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado
un gas éste pasará a estado líquido.
Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y
chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que
aumenta la presión:

13. PLASMA
El llamado cuarto estado de agregación de la materia.
El plasma se define como un gas altamente ionizado en el que
el número de electrones libres es aproximadamente igual al
número de iones positivos, por lo que en su conjunto es
eléctricamente neutro.
Sus propiedades le hacen un gas bastante peculiar: buen
conductor de la corriente eléctrica, absorbe radiaciones que
pasan por un gas ordinario sin sufrir alteración y puede
moldearse, conformarse y moverse mediante la aplicación
externa de campos eléctricos y magnéticos.
El ejemplo más inmediato de plasma lo encontramos en el
mismo corazón del sol, donde las altas temperaturas alcanzadas
en la fusión nuclear provocan que los electrones sean
arrancados de sus cortezas atómicas.

14. PLASMA

15. PLASMA Las aplicaciones tecnológicas del plasma son muy diversas, y
por lo mismo cuenta con amplia presencia en el mundo
cotidiano:
En el interior de los tubos fluorescentes utilizados en
iluminación, hay plasma que contiene átomos de argón (Ar) y
mercurio (Hg).
Los letreros luminosos de distintos colores también contienen
plasma constituido por átomos diferentes según las
necesidades. Los colores rojos se deben a átomos de neón (Ne);
los azules, a átomos de argón (Ar); los amarillos, a átomos de
sodio (Na); y los rosas, átomos de helio (He).
Igualmente el plasma encuentra aplicación en el alumbrado
público, por medio de las lámparas de vapor. La luz verde
azulada, casi blanca, proviene de átomos de mercurio (Hg), en
tanto que la amarilla, como ya queda dicho, es debida a átomos
de sodio (Na).

16. PLASMA Y todo esto sin mencionar las aplicaciones que el plasma encuentra en la
fabricación de receptores de televisión y monitores de ordenadores, con la
ventaja , con respecto a las antiguas pantallas de rayos catódicos, de que
prácticamente no conllevan riesgos para la vista y la calidad de visionado es
ostensiblemente superior.
No obstante, también es posible encontrar ejemplos de plasma en la
naturaleza: el fenómeno de las auroras boreales y las lluvias de electrones
procedentes del espacio exterior. Una capa de la atmósfera, la ionosfera
(comprendida entre los 80 y los 800 kilómetros de altura), está formada por
plasma en su total integridad. Durante la noche, en ausencia de energía solar,
las capas de plasma de la atmósfera se asientan y actúan como reflectores de
ondas de radio, por lo que no es de extrañar que en los correspondientes
receptores se puedan captar señales de AM provenientes de estaciones muy
lejanas.
Actualmente, se baraja la posibilidad de aplicar la tecnología de plasma para
el desarrollo de la generación de energía por medio de la fusión controlada
de núcleos atómicos (mediante el método del confinamiento magnético).
Pero se trata de un camino que aún ha de ser andado, aunque se vayan
haciendo progresos.

17. CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN
En física, el condensado de Bose-Einstein es el estado de
agregación de la materia que se da en ciertos materiales a
temperaturas cercanas al cero absoluto.
La propiedad que lo caracteriza es que una cantidad
macroscópica de las partículas del material pasan al nivel de
mínima energía, denominado estado fundamental. El condensado
es una propiedad cuántica que no tiene análogo clásico.
Debido al principio de exclusión de Pauli, sólo las
partículas bosónicas pueden tener este estado de agregación: si
las partículas que se han enfriado son fermiones, lo que se
encuentra es un líquido de Fermi.

18. CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN
Distribución de momentos que confirma la existencia de un nuevo
estado de agregación de la materia, el condensado de Bose-Einstein.
Datos obtenidos en un gas de átomos de rubidio, la coloración indica
la cantidad de átomos a cada velocidad, con el rojo indicando la
menor y el blanco indicando la mayor. Las áreas blancas y celestes
indican las menores velocidades. A la izquierda se observa el
diagrama inmediato anterior al condensado de Bose-Einstein y al
centro el inmediato posterior. A la derecha se observa el diagrama
luego de cierta evaporación, con la sustancia cercana a un
condensado de Bose-Einstein puro. El pico no es infinitamente
angosto debido al Principio de indeterminación de Heisenberg: dado
que los átomos están confinados en una región del espacio, su
distribución de velocidades posee necesariamente un cierto ancho
mínimo. La distribución de la izquierda es para T > Tc (sobre 400
nanokelvins (nK)), la central para T < Tc (sobre 200 nK) y la de la
derecha para T << Tc (sobre 50 nK)

19. TRANSICIONES DE FASE

20. LÍQUIDOS

21. VISCOSIDAD
El estado líquido presenta las siguientes
características:
a) Viscosidad.
Definición:
La viscosidad es la medida de la resistencia interna de
un fluido a desplazarse o moverse.
Tanto el aire como el agua a pesar de fluir con
facilidad, presentan cierto grado de dificultad al flujo.
Cuando las moléculas de un fluido se desplazan, se
presentan fuerzas internas que tienden a
contrarrestar la fuerza que se aplica en el fluido para
ponerlo en movimiento.

22. TENSIÓN SUPERFICIAL
b) Tensión superficial
La tensión superficial es una medida de la
magnitud de las fuerzas hacia el interior que
actúan sobre la superficie de un líquido.
Cada líquido presenta un valor diferente de
tensión superficial, que dependerá de la
intensidad de las fuerzas de cohesión.

23. TENSIÓN SUPERFICIAL
La tensión superficial es causada por los
efectos de las fuerzas intermoleculares
que existen en la interface.
La tensión superficial depende de la naturaleza
del líquido, del medio que le rodea y de la
temperatura.
La tensión superficial hace que la superficie
libre de un líquido se comporte como una
fina membrana elástica muy débil y delgada
que puede estirarse al aplicársele una pequeña
fuerza e incluso puede llegar a romperse.

24. COHESIÓN c) Cohesión
La cohesión es la fuerza de
atracción que mantiene
unidas a las moléculas de una
misma sustancia.

25. ADHESIÓN d) Adhesión o Adherencia.
Es la fuerza de atracción que se manifiesta
entre las moléculas de dos sustancias
diferentes que se ponen en contacto;
generalmente un líquido con un sólido

26. CAPILARIDAD e) Capilaridad.
El fenómeno de capilaridad, consiste en
el ascenso o descenso de un líquido
dentro de un tubo de diámetro pequeño
llamado capilar.

27. CAPILARIDAD

28. CAPILARIDAD

29. DENSIDAD f) Densidad
La densidad de una sustancia se define
como la masa contenida en la unidad
de volumen.
𝜌 =
𝑚
𝑉En donde:
ρ= Densidad en kg/ 𝑚3
M=masa en kg
V= Volumen en 𝑚3

30. DENSIDAD
RELATIVA
g) Densidad Relativa
La densidad relativa de una sustancia nos indica
cuantas veces es más densa dicha sustancia que el
agua
La densidad relativa de un cuerpo es el resultado de dividir la densidad
de dicho cuerpo entre la densidad del agua.
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 =
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

31. PRESIÓN:
𝑃 =
𝐹
𝐴
Es la Fuerza por unidad de Área
En donde:
P= Presión (N/ 𝑚2=Pascales Pa)
F=Fuerza (N)
A= Área (𝑚2)

32. PRESIÓN

33. PRESIÓN

34. PRESIÓN

35. PRESIÓN

36. PRESIÓN

37. PRESIÓN

38. PRESIÓN
http://www.taringa.net/posts/imagenes/14977273/La-Tierra-desde-el-punto-mas-alto-al-mas-profundo.html

39. PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS EN REPOSO
1) La superficie de un
líquido en reposo es
siempre plana y
horizontal

40. PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS EN REPOSO
2) Los líquidos en reposo
tienen una superficie que
separa el líquido del aire,
ésta se llama superficie libre
del líquido

41. PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS EN REPOSO
3) Si un mismo líquido está
contenido en dos o más vasos
que se comunican entre sí
llamados vasos comunicantes, su
superficie libre queda en todos
ellos al mismo nivel, a éste
principio se le llama principio de
los vasos comunicantes.

42. PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS EN REPOSO
3) Principio de los vasos
comunicantes.

43. PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS EN REPOSO
3) Principio de los vasos
comunicantes.

44. PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS EN REPOSO
4) Un líquido en reposo
ejerce fuerzas sobre las
paredes del recipiente que lo
contiene.

45. PRESIÓN HIDROSTÁTICA
La fuerza gravitacional atrae
un líquido hacia abajo
dentro del recipiente que lo
contiene, lo que da lugar por
sí solo a una presión al
interior del fluido llamada
Presión Hidrostática
𝑃 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎 = 𝑃 𝐻 = 𝜌𝑔ℎ

46. PRESIÓN HIDROSTÁTICA

47. PRESIÓN HIDROSTÁTICA

48. PRESIÓN HIDROSTÁTICA Umberto Pelizzari La década del 90 nos
sorprende con otro duelo de apneístas. El
cubano Pipín Ferreras y el italiano
Umberto Pelizzari se disputan el récord
de profundidad en apnea de peso
variable. El 3 de noviembre del 2001 será
Umberto Pelizzari, quien alcance, en
Capri, la profundidad máxima de 131
metrosDespués se idearía otra modalidad
para alcanzar la profundidad, conocida
como “no limits”en la que los buzos
retornan a la superficie tomados de un
globo que inflan al llegar al fondo.
Umberto Pelizzari alcanzará entonces los
150 metros de profundidad siendo
superado luego por Pipín Ferreras que
alcanzó, en la misma categoría los 162
metros. Pero la categoría “no limits”no fue
homologada por ninguna federación y se
encuentra aún en un estado
experimental.

49. PRESIÓN HIDROSTÁTICA Arqueología marítima: es el estudio
arqueológico del hombre y su interacción
con el mar, pudiendo incluir sitios no
sumergidos pero relativos a actividades
marítimas, tales como faros,
construcciones portuarias o estaciones
balleneras. Arqueología marina:
comprende el estudio arqueológico de
restos materiales creados por el hombre
que han sido sumergidos en el medio
(aguas saladas), como el caso de una
aeronave. Arqueología náutica: es el
estudio arqueológico de los sistemas de
navegación (barcos y los sistemas
constructivos empleados en los mismos).
Este concepto puede incluir sitios
terrestres relacionados con
embarcaciones o la construcción de las
mismas (incluyendo los cementerios de
barcos), restos de pecios que aparezcan
en el medio terrestre y artilleros. .

50. PRESIÓN HIDROSTÁTICA
Cápsula de transferencia de personal.

51. PRESIÓN HIDROSTÁTICA

53. PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Hay aproximadamente 𝟓𝑿𝟏𝟎 𝟏𝟖 kg de aire

54. PRESIÓN ATMOSFÉRICA

55. PRESIÓN ATMOSFÉRICA Evangelista Torricelli (1608-1647) invento
el barómetro de mercurio, en 1643, que
media la presión atmosférica. Torricelli
llenó de mercurio un tubo de 1 m de
largo, (cerrado por uno de los extremos)
y lo invirtió sobre un cubeta llena de
mercurio. Sorprendentemente la columna
de mercurio bajó varios centímetros,
permaneciendo estática a unos 76 cm
(760 mm) de altura.
Torricelli razonó que la columna de
mercurio no caía debido a que la presión
atmosférica ejercida sobre la superficie
del mercurio (y transmitida a todo el
líquido y en todas direcciones) era capaz
de equilibrar la presión ejercida por su
peso.

56. PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Como según se observa la presión
era directamente proporcional a la
altura de la columna de mercurio (h),
se adoptó como medida de la
presión el mm de mercurio. Así la
presión considerada como "normal"
se correspondía con una columna de
altura 760 mm. La presión
atmosférica se puede medir también
en atmósferas (atm): 1 atm=760
mm=101.325 Pa
𝑷 𝒂𝒕𝒎𝒐𝒔𝒇é𝒓𝒊𝒄𝒂 = 𝑷 𝒐 = 𝝆𝒈𝒉

57. PRESIÓN ATMOSFÉRICA
1𝑎𝑡𝑚 = 𝜌 𝐻𝑔 𝑔ℎ = 13600
𝑘𝑔
𝑚3
9.806
𝑚
𝑠2
0.76𝑚 = 1𝑎𝑡𝑚
= 101354.8𝑃𝑎 = 1.013𝑋105
𝑃𝑎
__________________________________________________________

58. PRESIÓN ATMOSFÉRICA
1𝑎𝑡𝑚 = 14.7
𝑙𝑖𝑏𝑟𝑎𝑠
𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2 = 14.7
𝑙𝑏
𝑖𝑛2=760 mm Hg=76 cm Hg
= 9.92in de Hg=1.013bar
___________________________________________________
1 𝑏𝑎𝑟 = 1𝑋105
𝑃𝑎
________________
1𝑚𝑚𝐻𝑔 𝑇𝑜𝑟𝑟 = 133.3𝑃𝑎
_______________________________

59. PRESIÓN ABSOLUTA
Cuando la presión se mide en relación a un vacío perfecto, se llama presión absoluta
𝑃𝑎𝑏𝑠) = (𝑃𝑜) + (𝑃 𝐻
Cuando se mide con respecto a la presión atmosférica, se llama presión manométrica.
𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒂) = (𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝒂𝒕𝒎𝒐𝒔𝒇é𝒓𝒊𝒄𝒂) + (𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝑯𝒊𝒅𝒓𝒐𝒔𝒕á𝒕𝒊𝒄𝒂
𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝒎𝒂𝒏𝒐𝒎é𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂) = 𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒂 − (𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝒂𝒕𝒎𝒐𝒔𝒇é𝒓𝒊𝒄𝒂

60. PRINCIPIO DE PASCAL
Una presión externa
aplicada a un fluido
encerrado se trasmite por
igual a cualquier punto del
fluido y a las paredes del
recipiente que lo contiene.

61. PRINCIPIO DE PASCAL

62. PRINCIPIO DE PASCAL

63. PRINCIPIO DE PASCAL

64. PRINCIPIO DE PASCAL

65. PRINCIPIO DE PASCAL

66. PRINCIPIO DE PASCAL

67. PRINCIPIO DE PASCAL

68. PRINCIPIO DE PASCAL

69. PRINCIPIO DE PASCAL

70. PRINCIPIO DE PASCAL
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2

71. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Todo cuerpo sólido
sumergido en un líquido
en reposo experimenta
una fuerza hacia arriba
llamada empuje, cuya
magnitud es igual al peso
del fluido desalojado por
el sólido sumergido

72. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

73. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

74. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

75. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

76. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
El peso aparente de un
cuerpo es el peso que
tendría ese cuerpo
cuando está
sumergido en el
líquido; Sería por lo
tanto el peso de dicho
cuerpo menos el
empuje.
Paparente = P - E

77. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

78. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

79. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

80. GRACIAS