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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