clase_5

Departamento Editorial

FĂ­sica 2010

Clase: Fluidos II Propiedad Intelectual Cpech

Síntesis de la clase

Estados de la materia (sólido, líquido, gaseoso)

Densidad

Densidad relativa

Peso específico

Síntesis de la clase Presión

Puede medir: Presión en líquidos

Presión atmosférica

Cumple:

Principio de Pascal

Objetivos Al término de la unidad, usted deberá: 

Comprender y aplicar el fenómeno de empuje.



Distinguir el fenómeno de capilaridad y tensión superficial.

Empuje (E) Fuerza ascendente ejercida por un fluido sobre cuerpos que estĂĄn total o parcialmente sumergidos en ĂŠl.

E

Fuente: venelogia.com

Fuente: absolutmadrid.com

Principio de ArquĂ­medes Este principio sostiene que todo cuerpo parcial o completamente sumergido en un fluido, experimenta una fuerza hacia arriba, denominada empuje, cuyo valor equivale al peso del fluido desplazado por ĂŠl.

Fuente: kalipedia.com

Fuente: webdelprofesor.ula.ve

Principio de ArquĂ­medes Este principio sostiene que todo cuerpo parcial o completamente sumergido en un fluido, experimenta una fuerza hacia arriba, denominada empuje, cuyo valor equivale al peso del fluido desplazado por ĂŠl.

Empuje Fuente: kalipedia.com

Fuente: webdelprofesor.ula.ve

Empuje y volumen desalojado ď °

El empuje es numĂŠricamente igual al peso del fluido que desplaza un cuerpo. fluido desplazado

E = Pf

Unidades para el empuje S.I.: [N] C.G.S.:[dina]

Fuente: webdelprofesor.ula.ve

Empuje y volumen desalojado 

El empuje es numéricamente igual al peso del fluido que desplaza un cuerpo.

E = Pf E = mf ⋅ g

Unidades para el empuje S.I.: [N] C.G.S.:[dina]

Fuente: webdelprofesor.ula.ve

Empuje y volumen desalojado 

El empuje es numéricamente igual al peso del fluido que desplaza un cuerpo.

E = Pf E = mf ⋅ g m ρ = ⇒ m = ρ ⋅V V Unidades para el empuje S.I.: [N] C.G.S.:[dina]

Fuente: webdelprofesor.ula.ve

Empuje y volumen desalojado 

El empuje es numéricamente igual al peso del fluido que desplaza un cuerpo.

E = Pf E = mf ⋅ g m ρ = ⇒ m = ρ ⋅V V E = ρ f ⋅ g ⋅ V psc

Fuente: webdelprofesor.ula.ve

Empuje y volumen desalojado 

Si el cuerpo se sumerge completamente, el volumen de fluido desplazado será igual al volumen de la parte sumergida del cuerpo

E = Pf E = mf ⋅ g m ρ = ⇒ m = ρ ⋅V V E = ρ f ⋅ g ⋅ V psc

parte sumergida del cuerpo Fuente: webdelprofesor.ula.ve

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 1 Un recipiente cuyo volumen es de 1 litro está colmado de mercurio.

Si la masa del recipiente colmado es de 13,6 [kg] y su peso de 133,3 [N], ¿cuál es el valor de la fuerza de flotación que se ejerce sobre el recipiente, si lo sumergimos completamente en agua? a)1,0 [N] b)10,0 [N] c)13,6 [N] d)100,0 [N] e)133,3 [N]

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 1 Un recipiente cuyo volumen es de 1 litro está colmado de mercurio.

Si la masa del recipiente colmado es de 13,6 [kg] y su peso de 133,3 [N], ¿cuál es el valor de la fuerza de flotación que se ejerce sobre el recipiente, si lo sumergimos completamente en agua?

La fuerza de flotación es igual al peso del líquido desplazado. En este caso, corresponde al peso de 1 litro de agua (Masa de 1 litro de agua ≈ 1 [kg] )

E = Pf = m f ⋅ g E = m ⋅ g = 1Kg ⋅10

m = 10 N 2 s

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 1 Un recipiente cuyo volumen es de 1 litro está colmado de mercurio.

Si la masa del recipiente colmado es de 13,6 [kg] y su peso de 133,3 [N], ¿cuál es el valor de la fuerza de flotación que se ejerce sobre el recipiente, si lo sumergimos completamente en agua? a)1,0 [N] b)10,0 [N] c)13,6 [N] d)100,0 [N] e)133,3 [N]

Empuje y peso aparente 

El peso de un cuerpo sumergido en un fluido es menor que el peso fuera de él. De lo anterior se obtiene la siguiente ecuación.

P = P−E *

Fuente: blog.securibath.com

Fuente: webdelprofesor.ula.ve

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 3 El peso de un cuerpo en el aire es de 12 Newton. Al sumergirlo completamente en aceite, el cuerpo recibe un empuje de 7 Newton. ¿Cuál es el peso aparente del cuerpo?

a)2 Newton b)5 Newton c)7 Newton d)12 Newton e)19 Newton

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 3 El peso de un cuerpo en el aire es de 12 Newton. Al sumergirlo completamente en aceite, el cuerpo recibe un empuje de 7 Newton. ¿Cuál es el peso aparente del cuerpo?

P = P−E *

P * = 12 N − 7 N P* = 5 N

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 3 El peso de un cuerpo en el aire es de 12 Newton. Al sumergirlo completamente en aceite, el cuerpo recibe un empuje de 7 Newton. ¿Cuál es el peso aparente del cuerpo?

a)2 Newton b)5 Newton c)7 Newton d)12 Newton e)19 Newton

Relación entre flotación, empuje y peso 

Un cuerpo FLOTA si la densidad del cuerpo es igual a la densidad del líquido, o bien, el empuje es igual al peso del cuerpo .

E=P ρ f ⋅ g ⋅ V f = ρ c ⋅ g ⋅V psc

Fuente: jpimentel.com

Relación entre flotación, empuje y peso 

Un cuerpo FLOTA si la densidad del cuerpo es igual a la densidad del líquido, o bien, el empuje es igual al peso del cuerpo .

E=P 1 1 ρ f ⋅ g ⋅V f = ρ c ⋅ g ⋅V psc ρ líquido = ρ cuerpo 1

1

Fuente: jpimentel.com

Relación entre flotación, empuje y peso 

Un cuerpo se HUNDE si la densidad del cuerpo es mayor a la densidad del líquido, o bien, si el peso del cuerpo es mayor que el empuje.

E<P ρ f ⋅ g ⋅ V f < ρ c ⋅ g ⋅V psc

Fuente: jpimentel.com

Relación entre flotación, empuje y peso 

Un cuerpo se HUNDE si la densidad del cuerpo es mayor a la densidad del líquido, o bien, si el peso del cuerpo es mayor que el empuje.

E<P 1 1 ρ f ⋅ g ⋅V f < ρ c ⋅ g ⋅V psc ρ líquido < ρ cuerpo 1

1

Fuente: jpimentel.com

Relación entre flotación, empuje y peso 

Un cuerpo se EMERGE si la densidad del cuerpo es menor a la densidad del líquido, o, si el peso del cuerpo es menor que el empuje.

E>P ρ f ⋅ g ⋅ V f > ρ c ⋅ g ⋅V psc

Fuente: jpimentel.com

Relación entre flotación, empuje y peso 

Un cuerpo se EMERGE si la densidad del cuerpo es menor a la densidad del líquido, o, si el peso del cuerpo es menor que el empuje.

E>P 1 1 ρ f ⋅ g ⋅V f > ρ c ⋅ g ⋅V psc ρ líquido > ρ cuerpo 1

1

Fuente: jpimentel.com

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 13 En un recipiente cerrado que contiene agua, flota una pelota de pingpong, como indica la figura. Si sacamos el aire de la parte superior del recipiente, la pelota a)aumentará su empuje. b)se hundirá un poco. c)variará su densidad. d)permanecerá en la misma posición. e)emergerá un poco.

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 13 En un recipiente cerrado que contiene agua, flota una pelota de pingpong, como indica la figura. Si sacamos el aire de la parte superior del recipiente, la pelota La zona que está en el aire desplaza un cierto volumen de éste, con lo cual se produce un empuje vertical hacia arriba.

r Eagua

r Eaire r P

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 13 En un recipiente cerrado que contiene agua, flota una pelota de pingpong, como indica la figura. Si sacamos el aire de la parte superior del recipiente, la pelota La zona que está en el aire desplaza un cierto volumen de éste, con lo cual se produce un empuje vertical hacia arriba.

Equilibrio

r Eagua

r Eaire r P

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 13 En un recipiente cerrado que contiene agua, flota una pelota de pingpong, como indica la figura. Si sacamos el aire de la parte superior del recipiente, la pelota La zona que está en el aire desplaza un cierto volumen de éste, con lo cual se produce un empuje vertical hacia arriba.

Por lo tanto, al sacar el aire, éste no realizará empuje y la pelota descenderá un poco.

r Eagua

r r P − Eagua r P

Guía FLUIDOS II Ejercicio N° 13 En un recipiente cerrado que contiene agua, flota una pelota de pingpong, como indica la figura. Si sacamos el aire de la parte superior del recipiente, la pelota a)aumentará su empuje. b)se hundirá un poco. c)variará su densidad. d)permanecerá en la misma posición. e)emergerá un poco.

Tensión superficial 

Efecto producido en la superficie de un líquido por las fuerzas de cohesión entre las moléculas de un líquido.

Suele comportarse como una membrana elástica en el agua. Cuanto mayor es la tensión superficial, menor es la capacidad para adherirse a las superficies.

Fuente: www-math.mit.edu

Fuente: sc.ehu.es

Características de la tensión superficial  

  

Tiene el mismo valor en todas las direcciones de la superficie.

Depende de la temperatura. Para todos los líquidos disminuye con el aumento de la temperatura, existiendo una temperatura crítica para la cual se anula.

No depende del espesor ni de la extensión de la membrana.

Depende de las superficies en contacto.

Hace que las películas líquidas tiendan a minimizar el área de su superficie libre. Un ejemplo de ello son las gotas y las burbujas que adoptan formas esféricas.

Capilaridad ď °

Desplazamiento de un lĂ­quido al interior de conductos estrechos, llamados capilares. Por ejemplo, el agua que sube a travĂŠs de los vegetales lo hace por una red vascular llamada xilema.

Fuente: upload.wikimedia.org

Fuente: estrusec.com

Síntesis de la clase Empuje

Empuje

E = m fluido − desplazado ⋅ g

E = ρ fluido − desplazado ⋅ g ⋅ V fluido − desplazado

Es igual al peso del líquido que desplaza un cuerpo.

Depende de la densidad y del volumen desplazado.

Cuerpo flota

Cuerpo se hunde

Cuerpo emerge

E=P

E<P

E>P

ρ líquido = ρ cuerpo

ρ líquido < ρ cuerpo

ρ líquido > ρ cuerpo

Soluciones de la guía: PREGUNTA

ALTERNATIVA

HABILIDAD

1

B

Análisis

2

E

Conocimiento

3

B

Aplicación

4

D

Análisis

5

E

Análisis

6

D

Análisis

7

B

Análisis

8

D

Análisis

9

C

Aplicación

10

B

Aplicación

Soluciones de la guía: PREGUNTA

ALTERNATIVA

HABILIDAD

11

B

Análisis

12

A

Conocimiento

13

B

Conocimiento

14

D

Análisis

15

D

Análisis

16

C

Conocimiento

17

E

Conocimiento

18

B

Análisis

19

D

Análisis

20

A

Conocimiento

Prepara tu próxima clase 

Durante la próxima clase revisaremos los contenidos relacionados con:

Hidrodinámica desde la página 59 hasta la página 73 de tu libro Cpech (Plan electivo de Física).

Equipo Editorial:

María José Yáñez Álvaro Herrera

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