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X. MANUEL BESTEIRO ALONSOColexio Apostólico Mercedario           VERÍN
Hidrostática                            Fsica y Q ímica                                                                   ...
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  1. 1. X. MANUEL BESTEIRO ALONSOColexio Apostólico Mercedario VERÍN
  2. 2. Hidrostática Fsica y Q ímica í u C o n c e p t o d e p r e s ió n º SO 4E• El cuchillo cortará mejor cuanto más afilado esté, porque la fuerza ejercida se concentra en un área menor• El esquiador no se hunde en la nieve porque la fuerza ejercida se reparte sobre un área mayor• La presión ejercida por una fuerza F sobre una superficie S es igual al cociente entre la intensidad de la fuerza y la superficie: F P= S• Su unidad en el S.I. es el pascal (Pa) ⇒ 1 Pa = 1 N/m2 Sus múltiplos son: 1 bar = 100 000 Pa ⇒ 1 mb = 100 Pa
  3. 3. Hidrostática Fsica y Q ímica í u E f e c t o d e la s f u e r z a s s o b r e º SO 4E lo s f lu id o s• Se denominan fluidos los cuerpos que pueden fluir; carecen de forma y necesitan recipientes para contenerlos. Los líquidos y los gases son fluidos• Cuando se aplica una fuerza sobre un fluido, éste disminuye de volumen. A esta propiedad se denomina compresibilidad Líquido Gas Líquido Gas Los líquidos son fluidos poco Los gases son fluidos muy compresibles compresibles
  4. 4. Hidrostática Fsica y Q ímica í u P r in c ip io f u n d a m e n t a l d e la º SO 4E e s t á t ic a d e f lu id o s • La experiencia muestra que un líquido ejerce presión sobre el fondo y las paredes del recipiente que lo contiene • El principio fundamental de la estática de fluidos dice:la presión en un líquido a una profundidad h es igual al producto de la profundidad h, de la densidad d del líquido y de la aceleración de la gravedad g P= d.g.hUn líquido escapa por • La presión ejercida por el cilindro imaginario sobreun orificio de la pared la superficie S es:del recipiente ensentido perpendicular a p = P/S=m.g/S=d.V.g/S=d.S.h.g/S = d. g.hla misma • El cilindro está en equilibrio y por tanto el líquido ejerce sobre la base de éste una presión igual a la ejercida por su peso • La presión en un punto del líquido es directamente proporcional a la profundidad h • La presión en un punto del líquido no depende de la S forma del recipiente y se ejerce en todas las direcciones
  5. 5. Hidrostática Fsica y Q ímica í u º SO 4EPresión aplicada en un líquido. E l p r i n c i p i o d e P a s c a l La presión ejercida en un punto de un líquido, se transmite por él en todas las direcciones con la misma intensidad
  6. 6. Hidrostática Fsica y Q ímica í u A p lic a c io n e s d e l p r in c ip io d e º SO 4E Pasc al Vasos comunicantes Nivel freático El nivel del líquido en varios vasos El nivel en dos tubos unidos por otro Pozo comunicantes es el de goma, es el mismo en cualquierartesiano mismo cualquiera posición que sea la forma de Sistemas hidráulicos cada uno → Depósito de líquido → F1 F2 de frenos F1 F2 =S1 S1 S2 S2 Pedal de freno Pistón Prensa Frenos hidráulica hidráulicos
  7. 7. Hidrostática Fsica y Q ímica í u º SO 6 L a p r e s ió n a t m o s f é r ic a 4E • Para comprobar que el aire pesa, se puede comparar el peso de un recipiente lleno de aire con su peso cuando se ha hecho el vacío en su interior • Se denomina presión atmosférica la fuerza por unidad de superficie ejercida por la atmósferaUn recipiente con aire pesa sobre los cuerpos situados en su interiormás que otro igual en el que se • Torricelli mostró que la presión atmosféricaha hecho el vacío equilibra una columna de 76 cm de Hg de 1 cm2 de sección Presión • La masa de la columna es: atmosférica M = V. dHg = 7,6. 10-5 . 13600 = 1,0336 kg 76 cm • Su peso es: p = m. g = 1,036 . 9,8 = 10,13 N • La presión ejercida sobre la sección es:La experiencia de Torricelli: la P 10,13presión del aire no deja caer la p= = −4 = 101 300 Pacolumna de mercurio S 10
  8. 8. Hidrostática Fsica y Q ímica í u B a ró me tro s º SO 4E• Son aparatos que miden la presión atmosférica• Los más utilizados son los barómetros metálicos que constan de una caja metálica en cuyo interior se ha hecho el vacío• La presión atmosférica deforma la caja, midiendo la deformación con una aguja acoplada a la caja y una escala graduada Interior de un barómetro Barómetro metálico metálico• Los barómetros de mercurio o de Torricelli, constan de un tubo de vidrio lleno de mercurio sobre una cubeta con el mismo líquido• La altura alcanzada indica el valor de la presión atmosférica Barómetro de mercurio
  9. 9. Hidrostática Fsica y Q ímica í u C o m p r e s ib ilid a d d e lo s º SO 4E g a s e s . L e y d e B o y le• Los gases se pueden comprimir cuando se ejerce sobre ellos una presión P P1 • La experiencia demuestra que el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión ejercida sobre él, siempre que la temperatura permanezca constante P2 • La gráfica p – V correspondiente a un gas, es una hipérbola V1 V2 V La ley de Boyle dice: En una gas, el producto de la presión por el volumen se mantiene constante si la temperatura permanece constante
  10. 10. Hidrostática Fsica y Q ímica í u Principio de Pascal para gases º SO 4ESi en un gas se duplica la La presión ejercida en un punto de un gaspresión, el volumen se reduce a se transmite por él en todas las direccionesla mitad con la misma intensidad
  11. 11. Hidrostática Fsica y Q ímica í u B o m b a s d e v a c ío º SO 4EGas Válvula Válvula• Permiten extraer el gas encerrado en una vasija• Constan de un recipiente con dos válvulas y un émbolo y la bomba se conecta al recipiente que contiene el gas que se quiere extraer• Al subir el émbolo se cierra la válvula externa y se produce el paso de gas del recipiente a la bomba a través de la válvula interna; al bajar el émbolo se cierra esta válvula y se abre la externa que comunica directamente con el ambiente
  12. 12. Hidrostática Fsica y Q ímica í u M a nó me tro s º SO 4E • Los manómetros son aparatos que miden la presión del gas encerrado en un recipiente Presión atmosférica Gas Gas Gas h Manómetro de líquido Manómetro metálico Manómetro de líquido cerrado o de aire comprimido• Los manómetros de líquido constan de un tubo en U con un líquido con una de susramas conectadas al recipiente. La presión del gas equilibra la presión en la otra rama pgas = plíquido + patm ⇒ pgas = d. g. h + patm• Los manómetros metálicos aprovechan la elasticidad de los metales y constan de untubo metálico en espiral que puede conectarse con el recipiente que contiene el gas,deformando el tubo cuando el gas penetra en él é indicándola en una escala graduada
  13. 13. Hidrostática Fsica y Q ímica í u F u e r z a d e e m p u je e n f lu id o s º SO 4E → E → m. g Sobre un cuerpo sumergido en un Empuje sobre un cuerpo fluido actúa una fuerza de empuje sumergido vertical hacia arriba• La experiencia muestra que los cuerpos sumergidos en agua o en otro líquido experimentan una fuerza de empuje de dirección vertical y sentido hacia arriba • Al suspender un cuerpo de un dinamómetro, el peso medido por el aparato es menor cuando el cuerpo está sumergido
  14. 14. Hidrostática Fsica y Q ímica í u E l p r in c ip io d e A r q u ím e d e s º SO 4E → → v . df . g v . df . g V V → → v . df . g m. g El volumen V de un Sobre el cuerpo de fluido está en equilibrio volumen V actúan su peso y el empuje• El peso del fluido es: P = mf . g = V. df . g• El empuje sobre el cuerpo sumergido es es: E = V. df . g Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje igual al peso del volumen de fluido que desaloja
  15. 15. Hidrostática Fsica y Q ímica í u E q u ilib r io d e s ó lid o s e n º SO 4E f lu id o s• Un sólido sumergido en un fluido está sometido a dos fuerzas: el peso hacia abajo y el empuje hacia arriba P=E P<E P>E El cuerpo está en El cuerpo flota equilibrio en cualquier El cuerpo se hunde punto del fluido Peso aparente = P real- Empuje
  16. 16. Hidrostática Fsica y Q ímica í u A p lic a c io n e s d e l p r in c ip io d e º SO 4E A r q u ím e d e s ( I)• La navegación se basa en el principio de Arquímedes• Un barco flota porque hay equilibrio entre su peso y el empuje debido a la cantidad de agua que desaloja la parte sumergida• Los submarinos disponen de sistemas para aumentar o disminuir el peso mediante el llenado o vaciado de tanques de agua Dirigible Globo Barco aerostático• Los aeróstatos son aparatos llenos de gas más ligero que el aire; el empuje del aire sobre ellos es mayor que su peso
  17. 17. Hidrostática Fsica y Q ímica í uA p lic a c io n e s d e l p r in c ip io d e º SO 4EA r q u ím e d e s ( II) • Un areómetro es un recipiente cerrado, alargado y lastrado que lleva una escala graduada • Al sumergirlo en un líquido, su peso queda equilibrado por el empuje • La parte de areómetro que sobresale depende del tipo de líquido utilizado • Se puede medir directamente la densidad del líquido en la escala Areómetro

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