Manual de Experiencias "Fluidos" by shirley cordova

Experimentando con fluidos 2011 I.E.”Nstra. Sra. Del Rosario” - Chiclayo

Experimentando con fluidos 2011

I.E.”Nstra. Sra. Del Rosario ” - Chiclayo

Profesora: Shirley Córdova García

Integrantes: María Victoria Espinoza Ugaz Marina Romero Bruno Myrsia Sánchez Goicochea Laura Sandoval Santacruz Nohely Serquen Palomino Claudia Tafur Neyra 5H

Grado: Curso: “Física Elemental”

Experimentando con fluidos 2011

La humanidad ha vivido siempre con fluidos. Cómo y cuándo aprendió a usarlos es un misterio.Una historia no es sólo una secuencia de nombres, fechas, hechos y las anécdotas que los conectan. Es más bien una explicación e interpretación de éstos a partir de hipótesis fundamentadas y basadas en patrones globales del comportamiento. Todo ser humano esta en capacidad de observar, dar hipótesis, experimentar y llegar a conclusiones por ello, tanto estudiantes

como

profesores debemos entender que la física es parte de la experiencia vivencial.No debe ser desligada a la propia vida, solo así estará cumpliendo su misión de contribuir a mirar y actuar en el mundo de manera mas objetiva Los jóvenes de hoy son muy dinámicos, deseosos de conocer las causas que provocan los fenómenos que ocurren a su alrededor.Es por ello que este Trabajo de experiencias sobre

Hidrostática/Hidrodinámica que están hechas a base de materiales caserosesta dirigido a estudiantes del 5 año de educación secundaria. El logro de nuestro objetivo exige la demostración de Experiencias en Física en el laboratorio realizado según el enfoque indagatorio. No

deseamos

terminar

sin

antes

expresar

nuestro

reconocimiento a la valiosa colaboración y sugerencias

profundo

recibidas por

parte de la Lic. SadithCordovaGarcia

ATT: LAS AUTORAS

Experimentando con fluidos 2011

Experimentando con fluidos 2011 I.E.”Nstra. Sra. Del Rosario ” - Chiclayo

La urgencia de disponer de agua para satisfacer necesidades básicas corporales y domésticas; la utilización de vías marítimas o fluviales para el transporte y cruce de ellas; la irrigación de cultivos; la defensa contra las inundaciones y el aprovechamiento de la energía de corrientes ha forzado al hombre desde los tiempos más antiguos a relacionarse con el agua. Los líquidos y gases forman parte fundamental de nuestras actividades cotidianas, como por ejemplo: el aire que respiramos; el gas que utilizamos como combustible doméstico, los aerosoles que empleamos en el hogar, el agua que bebemos o con la que preparamos la comida, etc.

La hidrostática es una rama de la física que se encarga del estudio de los fluidos carentes de movimiento

Es aquella sustancia (liquida, gas o vapor) donde existe entre sus moléculas poca fuerza de atracción, cambiando su forma, lo que ocasiona que adopten la forma del recipiente que los contiene.

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Para una sustancia molecularmente homogénea, su densidad nos expresa la masa de la sustancia contenida en la unidad de volumen. D=m V

Ø m: masa de la sustancia, Kg Ø V: volumen de la sustancia, m3 Las unidades en las cuales se suele expresar la densidad son: Kg/m3, Kg/dm3, gr/cm3 y lb/pie3 La densidad de una sustancia varía con la temperatura y la presión; al resolver cualquier problema debe considerarse la temperatura y la presión a la que se encuentra el fluido. Cinemática o relativa ( ): Es la medida de la resistencia de un fluido a ser deformado por esfuerzos cortantes.

Unidadesusuales: m2/s, cm2/s(stoke), pie2/s

Peso por unidad de volumen de una sustancia.Cuando se trata de una sustancia homogénea, la expresión para su cálculo es:

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Es una magnitud física tensorial qu expresa la distribución normald e una fuerza sobre una superficie .La magnitud tensorial implica que la presión tiene multiples puntos de aplicación y manifestación normal sobre las superficies,qu establece la diferencia con la amgnitud vectorial.

Presión=fuerza normal área Es la presión que soporta todo cuerpo sumergido en forma parcial o total un líquido en reposo relativo.

P=D.g.h

Es la presión que ejerce elaire sobre los cuerpos, debido a la acción del campo gravitatorio.El aire que rodea la Tierra esta compuesta con mayor porcentaje por nitrógeno y oxígeno.

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Toda presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido en reposo se transmite íntegramente y con la misma intensidad a todos los puntos de la masa líquida y de las paredes del recipiente.

Todo cuerpo sumergido en un líquido, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. E = . V (11) Donde: E: empuje hidrostático, N : peso específico del fluido, N/m3 V: volumen de fluido desalojado por el cuerpo, m3

El concepto de "peso aparente" se refiere al "peso supuesto" que posee un cuerpo que se encuentra sumergido en un fluido. Pa = W

E (12)

Donde: Pa: peso aparente, N W: peso real del cuerpo, N E: empuje hidrostático que recibe el cuerpo

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I.E. NUESTRA SEÑORA DEL ROSARIO Religiosas Dominica de la Inmaculada Concepción Chiclayo-Perú

Tema: Aprendiendo

ÁREA: FÍSICA ELEMTAL GRADO: QUINTO PROFESORA: CÓRDOVA GARCÍA SHIRLEY SADIHT

sobre el Principio de Arquímedes

Aprendizaje esperado: Comprobar como la densidad y la fuerza de empuje de los cuerpos influyen en la flotación. Focalización: ¿Qué entiendes por densidad? ¿Crees que todos los cuerpos tienen la misma densidad? ¿Por qué crees que los cuerpos flotan? Hipótesis:

Exploración Experiencia 1 Procedimiento:

Fuerza de empuje en cuerpos de diferentes materiales y formas

1. Toma una de las esferas del conjunto de distintos materiales y la colocas en el fondo del envase o caja transparente. 2. Una vez que la hayas llevado al fondo la sueltas. 3. Observa su comportamiento. 4. Repite el procedimiento con cada una de las esferas de que dispongas. 5. Clasifícalas de acuerdo a su comportamiento.

Experiencia 2: Esfera y canoa de plastilina Procedimiento: 1. Con la barra de plastilina hace una esfera y colócala en la vasija con agua. Observa su comportamiento.

2. Con la misma plastilina hace una canoa, colócala en el agua y observa su comportamiento.

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Experiencia 3: Procedimiento: 1. 2. 3. 4.

Flotaciones desniveladas

Toma las 3 botellas que contienen aceite, avena y arena. Colócalas dentro del recipiente con agua. Observa su comportamiento. Clasifícalas de acuerdo a su comportamiento.

Experiencia 4:

Submarino

Procedimiento: 1. Haz dos o tres agujeros pequeños en un lado de la botella. 2. Pega con la ayuda de la cinta adhesiva tres o cuatro monedas en el mismo lado de la botella. Estos pesos harán que la botella se hunda. 3. Coloca el tubo en el tapón de la botella cerrándolo con plastilina. 4. Coloca el submarino en la bañera, déjalo llenarse de agua y hundirse. Sopla el tubo para enviar aire a la botella. Esto hace que el agua salga por los agujeros y permite que el submarino se llene de aire. 5. El submarino sube a la superficie Experiencia 5:

Un huevo que no se hunde

Procedimiento: 1.-Llena dos vasos con aproximadamente ¾ de agua. 2. -En un vaso se añade aproximadamente ¼ del mismo con sal y se agita hasta que la sal se disuelva. 3.-Introduce un huevo en cada vaso y observa lo que sucede. Experiencia 6:

Peso nulo Procedimiento: 1.- Un cuerpo que puede flotar en el agua se cuelga de una romana. 2.- Al introducirlo en el agua se observa que su peso disminuye hasta un valor nulo cuando la fuerza de empuje equilibra al peso.

Experiencia 7:

Movimiento misterioso

Procedimiento: 1.Se examinan las bolas de naftalina: si éstas fueran demasiado lisas al tacto se lijan un poco para que sean algo ásperas.

Experimentando con fluidos 2011 2. Se prepara una mezcla de agua yvinagre. Se añaden u n a s cucharaditas de bicarbonato sódico, se agita la mezcla y se vierten las bolas de naftalina. 3. L a s b o l a s c a e r á n i n i c i a l m e n t e a l f o n d o d e l v a s o p e r o a l c a b o d e u n t i e m p o ascenderán a la superficie del líquido para volver a caer y así sucesivamente.

Experiencia 8:

El truco de la gota y el sorbete

MATERIALES: aceite de cocina, un sorbete transparente PROCEDIMIENTO: 1. Sumerge el sorbete unos dos centímetros en la botella de aceite. 2. Tapa con un dedo el orificio superior, retira el sorbete y limpia los restos de aceite que pudieron haber quedado en la parte exterior del mismo. En el interior del sorbete habra quedado una gota de aceite de aproximadamente dos centímetros de longitud. 1. Coloca el sorbete en posicion horizontal, teniendo cuidado Coloca el sorbete en posicion horizontal, teniendo cuidado de que el aceite no se derrame,. 4. Retira el dedo y levanta ligeramente ese extremo del sorbete de modo que la gota se desplace hacia el extremo opuesto. Realiza esta operación de modo que el desplazamiento sea lento y puedas ver lo que pasa en el interior.

Experiencia 10:

Tres líquidos no miscibles

Procedimiento: 1. Tomamos un tubo en el cual colocaremos líquidos no miscibles de diferentes densidades agua, aceite, mercurio. 2. Se puede observar que se ordenan de acuerdo a su densidad, los menos densos quedaran en la parte superior y el mercurio que es el más denso se encuentra en el fondo del tubo. Reflexión /Comparación/ Contraste

Ø Explique como la densidad y el empuje influyen en la flotación de un cuerpo. Ø ¿Cómo se determina la densidad de un cuerpo? Ø ¿Cómo te explicas que un barco flote, si pesa varias toneladas Ø ¿No crees que la líneas de flotación y contenido en la botella con aceite no debían coincidir, ya que el aceite tiene una densidad diferente a la del agua? Justifica tu respuesta Aplicación:

•

¿Crees que los cuerpos que flotan son más livianos? Da ejemplos.

Experimentando con fluidos 2011 • • • • •

¿Las embarcaciones que navegan en agua salada y en agua dulce son las mismas? ¿Crees que el experimento nº3 resultaría igual si en lugar de botellas plásticas se utilizaran botellas de vidrio? ¿Por qué se realiza el experimento con botellas de plástico? ¿Cómo explicas la observación experimental? Investiga sobre el Mar Muerto ( relacionado con el tema) Realiza una tabla sobre densidades de 8 fluidos.

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Tema: Aprendiendo

ÁREA: FÍSICA ELEMTAL GRADO: QUINTO PROFESORA: CÓRDOVA GARCÍA SHIRLEY SADIHT

sobre presión hidrostática y atmosférica

Aprendizaje esperado: Demostrar que la presión ejercida en un líquido se convierte en una fuerza que actúa sobre uina determinada área. Focalización: ¿Qué entiendes por presión? ¿Cómo se determina la profundidad de un cuerpo? ¿Qué entiendes por presión hidrostatica? Hipótesis:

Exploración

El orificio mas profundo

Experiencia 1 Procedimiento: Hacemos tres agujeros a distinta altura en una botella de plástico, los tapamos provisionalmente con cinta aislante y llenamos la botella completamente de agua. No ponemos el tapón de la botella. Ø Al quitar la cinta y destapar los agujeros se observa que el agua sale perpendicularmente a la superficie de la botella. Ø

Experiencia 2

El chorro potente

Procedimiento: Ø Se hacen dos agujeros a diferente altura en una botella grande de refresco y se tapan con plastilina. Ø Se llena la botella de agua Ø . Al quitar la plastilina se producen dos chorros. El alcance del que está a mayor profundidad es mayor debido a la mayor presión hidrostática que hay a la salida. Experiencia 3 : Procedimiento:

Una lata con presión

Ø Introduce una pequeña cantidad de agua en una lata y colócala en el fuego, destapada. Calienta hasta que salga vapor y, rápidamente, con un guante de horno cierra la lata con el tapón.

Experimentando con fluidos 2011 Ø Pon la lata debajo de un grifo y echa agua fría sobre la lata. La lata se chafará.

Experiencia 4 Procedimiento:

“No cae agua”

Ø Una vez lleno el vaso, coloca la cartulina sobre el borde con las manos colocadas Ø Levanta y gira el vaso manteniendo la cartulina pegada al borde.

Experimento 5: Procedimiento:

Transmisión de la PRESIÓN en un fluido confinado

Ø Colocamos un globo inflado en el interior del vaso con vidrio. Ø Llenamos el vaso con agua Ø Al ejercer presión sobre el fluido se puede observar como ésta se transmite comprimiendo el globo que se encuentra en el interior del envase.

Experiencia 6:

CHORROS INCLINADOS

Procedimiento: 1. Haga 4 huecos a distancias iguales en un lado del tubo. 2. Luego tápele el fondo con plastilina, para que el agua no salga por allí. 3.Llénelo y observe la inclinación de los chorros de agua

Experiencia 7:

Pelota con equilibrio

Procedimiento: Ø Al acercar una pelota que cuelga de un hilo al chorro de agua que sale de una llave.Se observa que la pelota puede mantenerse en equilibrio; es decir, parece que el flujo de agua y la pelota se atraen. Experiencia 8: Procedimiento:

Pelota Flotadora

Ø Con un secador de pelo se puede mantener flotando en el aire una pelotita de pimpón. Ø Cuando la pelota está en equilibrio, al mover el chorro de aire de un lado a otro, la

Experimentando con fluidos 2011 Ø Si se inclina un poco el chorro de aire, constatarás que tampoco cae.

Reflexión /Comparación: ¿Qué es la presión hidrostática?¿De qué forma influye la profundidad en la presión hidrostática? Aplicación: •

¿Por qué los buceadores tienen un nivel determinado de llegar a la profundidad del mar?

•

¿Por qué es importante la vestimenta de los buceadores o surfistas?¿De qué material esta hecho?

•

¿Qué es lo que hace que se produzca sangrado en la nariz cuando suben a una montaña?

•

¿Cómo explicas la presión sanguínea en el ser humano? ¿Cómo se mide ?¿En qué se mide?

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Tema: Aprendiendo sobre tensión interfacial Aprendizaje esperado: Comprobar como actúa la tensión interfacial del agua. Focalización: ¿Conoces alguna propiedad de los fluidos? ¿Sabes que es la tensión Interfacial? Hipótesis:

Exploración

La Tela de Agua

Procedimientos: 1. Vierte agua en el plato hondo. 2. Con un gotero deja caer en el centro del plato unas gotas de aceite Espera unos instantes a que la gota se desparrame y se quede más o menos quieta. 3. Ahora agrega al agua una pizca de detergente, con una gotita va a estar bien. 4. Vas a observar que la gota de aceite se achica.

Reflexión /Comparación: ¿Cómo actúa la tensión Interfacial en los fluidos? ¿La tensión interfacial es propiedad solo de los líquidos? Justifica tu respuesta. Aplicación: De ejemplos donde se evidencie la tensión interfacial

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ÁREA: FÍSICA ELEMTAL GRADO: QUINTO PROFESORA: CÓRDOVA GARCÍA SHIRLEY SADIHT

Tema: Aprendiendo sobre Tensión Superficial Aprendizaje esperado: Establecer los principios de la tensión superficial como propiedad de la Hidrostática Focalización: ¿Qué entiendes por Tensión? ¿Por qué crees que algunos insectos pueden caminar sobre el agua sin hundirse? ¿Qué entiendes por Capilaridad? Hipótesis:

Exploración Experiencia 1

Agua Trepadora

Ø Se construye un soporte para sostener verticalmente una o varias cintas de papel. Para esto une dos reglas en T con cinta adhesiva, colocarla en posición vertical y fijarla al lomo de un libro grueso con cinta. Ø Cortar dos cintas de papel absorbente de 1 cm de ancho y 10 o 15 cm de largo y fijarlas con cinta al travesaño de la T. las cintas debe queden colgando con el extremo libre a pocos centímetros de la mesa y deben estar separadas entre sí unos 5 cm. Ø Llenar uno de los recipientes con agua y colocarlo debajo de una de las cintas. El nivel de agua debe ser tal que la cinta que sumergida unos pocos milímetros. Observa lo que pasa. Ø En el otro recipiente preparar una solución almibar mezclando 5 o 6 cucharadas de azúcar en un vaso de agua. El azúcar espesará el agua aumentando su viscosidad (fluye lento) Ø Colocar el recipiente debajo de la cinta de papel seco y repetir el experimento.

Reflexión /Comparación/ Contraste Ø Explique la relación entre capilaridad y tensión superficial en los líquidos Ø ¿Cuáles son las fuerzas que actúan dentro de un líquido?

Aplicación:

Experimentando con fluidos 2011 ¿Qué es lo que impide que un insecto pueda ingresar al seno del líquido? ¿Por qué las gotas de agua no son cuadradas o triangulares, sino que tienden a ser Esférica? ¿Por qué el agua asciende por las paredes de un tubo de vidrio? ¿Por qué la tensión superficial del agua es mayor a comparación de otros líquidos? ¿Para que utilizan las plantas el fenómeno de la capilaridad?

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Resultados y Conclusiones:

Tema:Aprendiendo sobre el Principio de Arquímedes Aprendizaje esperado: Comprobar cómo la densidad y la fuerza de empuje de los cuerpos influyen en la flotación.

Hipótesis La densidad del elemento con respecto a la densidad del agua y a la fuerza de empuje va a determinar que este flote o no. REFLEXIÓN /COMPARACIÓN/ CONTRASTE Ø Explique como la densidad y el empuje influyen en la flotación de un cuerpo.¿Cómo se determina la densidad de un cuerpo? De acuerdo a los resultados obtenidos si se cumplió con la hipótesis planteada. La densidad y el empuje influye en la flotación de un cuerpo, porque pudimos comprobar que para que un objeto flote va a depender de su densidad por ende este tiene que ser menos denso que el agua. La densidad de un cuerpo se obtiene dividiendo la cantidad de materia que existe por unidad de volumen. Por otro lado la fuerza de empuje también influye en el proceso de flotación porque cuando sumergimos un objeto en el agua, éste desaloja una parte del volumen que antes ocupaba el fluido, y es igual a la fuerza de empuje, empujando el objeto hacia fuera haciéndolo flotar.

Ø ¿Cuál es la condición que debe cumplirse para que un objeto permanezca en el fondo? Para que un objeto permanezca en el fondo debe cumplir con la siguiente condición. La fuerza de empuje es menor a la fuerza de atracción que ejerce la tierra hacia abajo ya q el volumen de agua desalojada por el objeto es diferente a la fuerza de empuje.

Experimentando con fluidos 2011 ¿Cómo te explicas que un barco flote, si pesa varias toneladas?

Si bien es cierto que la inmensa mayoría de los barcos son de metal (el cual se hunde con gran facilidad), Estos flotan porque son menos densos que el agua A<aunque el barco sea de hierro este flotara a causa del aire que tiene dentro. En el caso de que se le haga un agujero en el casco, el agua entrará expulsando el aire hacia fuera, entonces la densidad de barco será mayor que la del agua y el barco se hundirá Ø ¿No crees que las líneas de flotación y contenido en la botella con aceite no debían coincidir, ya que el aceite tiene una densidad diferente a la del agua? Justifica tu respuesta Esto se debe a que el aceite se queda en el mismo nivel del agua por el volumen que tiene el aceite dentro la botella de plástico esto hace que el aceite y el agua tengan la misma densidad. Aplicación: ¿Crees que los cuerpos que flotan son más livianos?

Todos hemos notado que al sumergirnos en una piscina nos sentimos más livianos, y además, que hay algunos objetos que tienen la habilidad de flotar. Esta habilidad de flotar en un fluido se denomina Fuerza ligera y se encuentra estrechamente relacionada al concepto de la densidad. Esta relación entre la fuerza ligera y la densidad se hace patente al sumergir objetos en algún fluido, como por ejemplo, en agua. Si el objeto sumergido en agua es menos denso que éste fluido, entonces flotará. Por el contrario, si es más denso que el agua o el fluido en el que está sumergido, entonces se hundirá. A modo de ejemplo es útil considerar un objeto de madera. La madera es menos densa que el agua, por eso puede flotar, mientras que un trozo de fierro, al ser más denso se hunde. ¿Las embarcaciones que navegan en agua salada y en agua dulce son las mismas? No porque las embarcaciones de agua salada es más densa que el agua dulce, debido que la salinidad

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hace que el agua sea más pesada eso hace que el cuerpo en este caso las embarcaciones sean livianos y floten.

¿Crees que el experimento nº3 resultaría igual si en lugar de botellas plásticas se utilizaran botellas de vidrio? No porque las botellas de plástico tienen menos peso que las botellas de vidrio es decir son más densos por esto es que las botellas de plástico flotaran y las de vidrio se hundirá.

Ø ¿ Por qué se realiza el experimento con botellas de plástico? ¿Cómo explicas la observación experimental? Porque con las botellas de plástico son más livianas es decir menos densas y es un material de reciclaje. En esta botella se puede realizar y demostrar el experimento al que se quiere llegar. En el experimento nº 3 Flotaciones desniveladas se puede observar las diferentes densidades que tiene cada cuerpo eso depende del volumen que contiene las diferentes botellas sobre las líneas de flotación.

Reflexiones sobre el trabajo:

El trabajo realizado no tuvo complicaciones los experimentos realizados se complementan. Nos sirvió para poder conocer un poco más acerca del gran sabio Arquímedes y como es que llego a dichas conclusiones. También nos ayudó a entender y poder explicar de forma práctica y sencilla el principio de Arquímedes y así poder entender y llegar a una conclusión del porqué los barcos flotan.

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CONCLUSIONES PRINCIPIO DE ARQUIMIDES : Después de haber realizado las mediciones y cálculos respectivos con respecto al Principio de Arquímedes se llegaron a las siguientes conclusiones: ü La densidad no depende de la forma del objeto. Puesto que la densidad es una propiedad característica de los materiales, lo pudimos comprobar en las experiencias realizadas. ü Un objeto pesa menos dentro del agua. ü Si la densidad del cuerpo es mayor que la del fluido el cuerpo descenderá con un movimiento acelerado. ü Si la densidad del cuerpo es menor que la del fluido el cuerpos ascenderá con un movimiento acelerado. ü Si la densidad del cuerpo es iguala a la del fluido el cuerpo quedará en equilibrio a la mitad de la columna del fluido.

o Se pudo desarrollar un concepto más claro, avanzado y específico del que se tenía con base en los fundamentos teóricos, partiendo de la práctica realizada. o Se asimiló y comprendió el uso correcto de los diferentes implementos dados para la práctica, aplicando este conocimiento para futuras ocasiones. o Se analizaron los diferentes resultados obtenidos en la práctica efectuada, partiendo así, hacia una adecuada comprensión del principio de Arquímedes. o Se enlazaron los conceptos teóricos aprendidos con anterioridad, a los conceptos que se necesitaron en la práctica, teniendo así, una mayor precisión en la recopilación de datos, y una adecuada comprensión de los mismos. o Se estimuló un interés apropiado hacia el campo de la física, a partir de la práctica hecha, teniendo en cuenta,

Experimentando con fluidos 2011 que dicha actividad nos servirá para un futuro cercano, aplicándola a nuestra vida o con un determinado fin. TENSION SUPERFICIAL ü Las moléculas de un líquido tienden a atraerse y mantenerse juntas mediante una fuerza llamada cohesión. ü La fuerza de atracción molecular es llamada tensión. ü En la superficie del líquido, la fuerza hacia el líquido es más intensa y se llama tensión superficial ü El cambio es debido a la diferencia de la interfase con el aire la cual de denomina tensión interfacial. ü El agua es el líquido en el que mejor se observa la tensión superficial y es después del mercurio el de mayor tensión superficial. ü El agua tiene la propiedad de humectación la cual se puede observar al ponerla en contacto con un vidrio y observar que se cuelga. ü Al poner un tubo cuyo diámetro sea muy pequeño dentro de un recipiente con agua se ve muy bien la tensión - cohesión al subir el nivel del líquido por las paredes y hacer un menisco, además de subir por arriba del nivel del agua del recipiente.

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INVESTIGACION:

EL MAR MUERTO: Un Mar en el que no Se Puede Ahogar Nadie Este mar existe y se encuentra en un país que conoce la humanidad desde los tiempos más remotos. Se trata del célebre Mar Muerto de Palestina. Sus aguas son extraordinariamente saladas, hasta tal punto que en él no puede existir ningún ser vivo. El clima caluroso y seco de Palestina hace que se produzca una evaporación muy intensa en la superficie del mar. Pero se evapora agua pura, mientras que la sal se queda en el mar y va aumentando la salinidad de sus aguas. Esta es la razón de que las aguas del Mar Muerto contengan no un 2 ó 3 por ciento (en peso) de sal, como la mayoría de los mares y océanos, sino un 27 o más por ciento. Esta salinidad aumenta con la profundidad. Por lo tanto, una cuarta parte del contenido del Mar Muerto está formada por la sal que hay disuelta en el agua. La cantidad total de sal que hay en este mar se calcula en 40 millones de toneladas. La gran salinidad del Mar Muerto determina una de sus peculiaridades, que consiste en que sus aguas son mucho más pesadas que el agua de mar ordinaria. Hundirse en estas aguas es imposible. El cuerpo humano es más liviano que ellas. El peso de nuestro cuerpo es sensiblemente menor que el de un volumen igual de agua muy salada y, por consiguiente, de acuerdo con la ley de la flotación, el hombre no se puede hundir en el Mar Muerto, al contrario, flota en su superficie lo mismo que un huevo en agua salada (aunque en el agua dulce se hunde).

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Experiencia de una persona en el Mar muerto Mark Twain estuvo en este lago-mar y después escribió humorísticamente las extrañas sensaciones que él y sus compañeros experimentaron bañándose en sus aguas: "Fue un baño muy divertido. No nos podíamos hundir. Se podía uno tumbar a lo largo sobre la espalda y cruzar los brazos sobre el pecho y la mayor parte del cuerpo seguía sobre el agua. En estas condiciones se podía levantar la cabeza por completo. Se puede estar tumbado cómodamente sobre la espalda, levantar las rodillas hasta el mentón y abrazarlas con las manos. Pero en este caso se da la vuelta, porque la cabeza resulta más pesada. Si se pone uno con la cabeza hundida y los pies para arriba, desde la mitad del pecho hasta la punta de los pies sobresale del agua; claro que en esta posición no se puede estar mucho tiempo. Si se intenta nadar de espaldas no se avanza casi nada, ya que las piernas no se hunden en el agua y sólo los talones encuentran apoyo en ella. Si se nada boca abajo no se va hacia adelante, sino hacia atrás. En el Mar Muerto el equilibrio del caballo es muy inestable, no puede ni nadar ni estar derecho, inmediatamente se tumba de costado".

ADEMAS Mar Muerto, que ha evolucionado hasta convertirse en el centro tanto del turismo religioso, como del turismo de salud y bienestar de toda la región. La atracción principal del mar Muerto son sus cálidas y saladas aguas, que contienen diez veces más sal que las del resto de los mares del mundo y son ricas en sales clorhídricas como el magnesio, sodio, potasio y bromo, entre otros minerales. Sus aguas cálidas e increíblemente flotantes ricas en minerales han atraído a muchos visitantes desde tiempos remotos, incluyendo al rey Herodes y la bella reina egipcia Cleopatra. Todos ellos se han deleitado con el lodo negro y estimulante del Mar Muerto y han flotado fácilmente sobre sus aguas mirando al cielo mientras se empapaban de sus saludables minerales, a la vez que se calentaban con los ligeros rayos del sol de Jordania.

Experimentando con fluidos 2011

DENSIDAD DE LOS FLUIDOS Sustancia

Densidad (g/cm3)

Sustancia

Densidad (g/cm3)

Acero

7.7-7.9

Oro

19.31

Aluminio

2.7

Plata

10.5

Cinc

7.15

Platino

21.46

Cobre

8.93

Plomo

11.35

Cromo

7.15

Silicio

2.3

Estaño

7.29

Sodio

0.975

Hierro

7.88

Titanio

4.5

Magnesio

1,76

Vanadio

6.02

Níquel

8.9

Volframio

19.34

SUSTANCIAS Aluminio Hueso

DENSIDAD(Kg/cm3) 2700 1600

Cobre

8500

Agua (4ºC)

1000

Glicerina(0ºC)

1260

Mercurio(0ªC)

13600

Helio(0ªC)

0,178

Aire(0ºC)

1300

Experimentando con fluidos 2011

Tema: Aprendiendo sobre presión hidrostática y

atmosférica Aprendizaje esperado:Demostrar que la presión ejercida en un líquido se convierte en una fuerza que actúa sobre una determinada área. Hipótesis: Si variamos la profundidad variara la presión hidrostática.

Contraste/ reflexión: ¿Qué es la presión hidrostática? ¿De qué forma influye la profundidad en la presión hidrostática? La presión hidrostática es la presión que soporta todo cuerpo sumergido en forma parcial o total en un líquido en reposo relativo. El líquido adopta la forma del recipiente que lo contiene, debido a la acción del campo gravitatorio o de su peso. La presión hidrostática se debe a acción de la gravedad sobre el líquido es decir se debe al peso del propio líquido y se manifiesta como un efecto de compresión que actúa perpendicular en cada punto de la sustancia del cuerpo sumergido.

Aplicación: •

¿Por qué los buceadores tienen un nivel determinado de llegar a la profundidad del mar?

Porque cuando el buceador desciende al mar tiene que soportar la fuerte presión atmosférica del agua es por eso que a mayor profundidad se genera mayor presión y es por eso que el buceador tiene un cierto límite para sumergirse porque muchas veces puede el organismo le cuesta trabajo mantener la concentración de oxígeno disuelto en la sangre, hasta pueden perder la conciencia e inclusive la muerte.

Experimentando con fluidos 2011 ¿Por qué es importante la vestimenta de los buceadores o surfistas? ¿De qué material esta hecho? Es importante el traje de los buceador porque cuando el buzo ingresa al medio más frio como es el agua del mar y ayuda a mantener la temperatura corporal en niveles aceptables. También se le conoce como traje isotérmico. También los protege de los golpes, quemaduras, raspaduras que puedan producirse por el contacto de algún objeto que encuentren en el agua. El traje esta confeccionados en materiales espumosos y resistentes, de plástico poroso y flexible llamado neopreno, este permitirá que entre una cierta cantidad de agua ya que es poroso y a la vez permitirá que el calor desprendido del cuerpo caliente el agua.

•

Qué es lo que hace que se produzca sangrado en la nariz cuando suben a una montaña?

Esto se debe a los cambios de presión atmosférica que se produce por diferentes niveles de altitud como es el subir a una montaña por lo que sangra la nariz, esto es conocido como el soroche que genera vómitos, sangrado en la nariz, mareos entre otros síntomas. También se debe a que la temperatura en la altura es demasiado fría y constriñe los vasos capilares que dada su fragilidad, puede romperse haciendo que sangre la nariz.

•

¿Cómo explicas la presión sanguínea en el ser humano? ¿Cómo se mide? ¿En qué se mide?

La presión sanguínea es la fuerza de presión ejercida por la sangre circulante sobre las paredes de los vasos sanguíneos, y constituye uno de los principales signos vitales.La presión de la sangre disminuye a medida que la sangre se mueve a través de arterias, arteriolas, vasos, y venas. La presión arterial puede ser medida no invasiva o invasivamente (penetrando la piel y midiendo dentro de los vasos sanguíneos). Los valores de la presión sanguínea se expresan en kilo pascales (kPa) o en milímetros del mercurio (mmHg), a pesar de que muchos dispositivos de presión vascular modernos ya no usan mercurio.El aparato empleado para medir la presión arterial se llama tensiómetro que consta de un brazalete inflable conectado a un medidor de presión y a una perilla de goma.

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Tema: Aprendiendo sobre tensión interfacial Aprendizaje esperado: Comprobar como actúa la tensión interfacial del agua Hipótesis: En la superficie del agua la tensión superficial siempre actúa como una tela muy resistente y flexible.

Reflexión /Comparación: ¿Cómo actúa la tensión Interfacial en los fluidos? La tensión interfacial actúa en fluidos inmiscibles ya que cuando estos están en contacto no se mezclan y están separados por una interface, esto se debe a que las moléculas de dichos fluidos tienen afinidad con las moléculas de su propia clase. Cerca de la superficie las moléculas se atraen con mayor intensidad produciendo una fuerza mecánica en la superficie. Entonces la tensión interfacial es el resultado de efectos moleculares por los cuales se forma una interface que separa a los fluidos. ¿La tensión interfacial es propiedad solo de los líquidos? Justifica tu respuesta.

Aplicación: De ejemplos donde se evidencie la tensión interfacial Un ejemplo claro donde se evidencia la tensión interfacial es en el caso del agua y del aceite que son líquidos inmiscibles y al estar en contacto estos se separan por una interface que viene hacer la tensión interfacial. Reflexión del Trabajo: El trabajo se realizó sin ninguna dificultad y se pudo llegar a una conclusión práctica y entender una de las propiedades de los fluidos como lo es la tensión interfacial. Se sugiere en el experimento que se coloque unas 10 a 15 gotas de aceite para que se pueda visualizar mejor el montaje.

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Tema: Aprendiendo sobre Tensión Superficial Aprendizaje esperado: Establecer los principios de la tensión superficial como propiedad de la Hidrostática Hipótesis: En los líquidos cuyas moléculas tengan mayor fuerza de atracción intermolecular habrá también mayor tensión superficial.

Reflexión /Comparación/ Contraste Ø Explique la relación entre capilaridad y tensión superficial en los líquidos La capilaridad en cierto modo es consecuencia de la tensión superficial de un líquido. Digamos que la tensión superficial es la fuerza de unión de las moléculas superficiales de un líquido. Como consecuencia este siempre tiende a ocupar la menos superficie o volumen. De ahí que en el vacío tengan forma esférica. La capilaridad es un fenómeno que sucede cuando se introduce un líquido de un espesor muy pequeño, lo que se puede llamar casi despreciable teniendo en cuenta la extensión del tubo. EL líquido en contacto con el tubo debido a la tensión superficial con este hace que la fuerza que se produce (la superficial) es mayor que la del peso de este y así el líquido asciende hasta que el peso se iguala con esta fuerza.

Ø ¿Cuáles son las fuerzas que actúan dentro de un líquido? Fuerza puntual: La fuerza que se ejerce en el extremo de un cable para sostenerlo es un ejemplo muy próximo a una fuerza puntual, pero, en este caso, la acción realmente se transmite sobre una superficie. En la naturaleza no existen fuerzas finitas que actúen sobre un punto. Fuerza distribuida: actúa sobre una línea, una superficie o un volumen. - Fuerza lineal: es una fuerza de contacto que se ejerce a lo largo de una línea. Para el estudio de los fluidos esa fuerza distribuida se conoce como tensión superficial - Fuerza superficial: es una fuerza de contacto que se ejerce sobre una superficie: * Fuerza de confinamiento: es una fuerza de contacto que ejerce el fluido sobre un área en dirección normal a la superficie. La acción distribuida se conoce como presión (p) y actúa sobre un diferencial de área de presión: dFp=pdAp

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se conoce como presión (p) y actúa sobre un diferencial de área de presión: dFp=pdAp * Fuerza de rozamiento: es una fuerza de contacto que ejerce el fluido sobre un área en dirección paralela a la superficie. La acción distribuida se conoce como cizalladura (t) y actúa sobre un diferencial de área de fricción: dFf=tdAf * Fuerza dinámica: es una fuerza de contacto que ejerce un flujo sobre un área en dirección normal a la superficie. Esta fuerza se origina en la variación de la cantidad de movimiento debida al cambio en la dirección del flujo o al cambio en la rapidez del movimiento del fluido. La acción distribuida se cooce como presión de estancamiento (rv2) y actúa sobre un diferencial de área de contacto que se interpone al flujo de velocidad v: dFv=rv2dAv Fuerza volumétrica: es una fuerza que se ejerce a distancia sobre una sustancia que ocupa un volumen en el espacio, no se requiere contacto íntimo entre los cuerpos para soportar la fuerza ni distribución uniforme de la masa dentro del volumen.

Aplicación: ¿Qué es lo que impide que un insecto pueda ingresar al seno del líquido? La interacción de las partículas en la superficie del agua, hace que esta se presente como una superficie elástica, lo que impide que se pueda ingresar al seno del líquido. ¿Por qué las gotas de agua no son cuadradas o triangulares, sino que tienden a ser

Esférica? En el agua, al igual que ocurre en todos los líquidos, las moléculas establecen interacciones atractivas que las mantienen cohesionadas. En el interior, una molécula de agua está rodeada de otras de su misma especie. las interacciones se distribuyen en todas las direcciones sin existir ninguna privilegiada. Sin embargo en la interface que limita la gota y la separa del aire, la situación es diferente. Una molécula de agua que ocupe cualquier posición de esta superficie, no tiene a otras sobre ella, lo que significa que no está sometida a interacciones con otras moléculas de agua, más allá de la interface.En consecuencia se da una asimetría en la distribución de interacciones y la aparición de una fuerza resultante neta que apunta hacia el interior de la gota. Debido a la tensión superficial y a la aparición de esta fuerza hacia el interior, las gotitas pequeñas de un líquido tienden a adquirir forma esférica. Cuando se forma la gota, la tensión superficial tiende a comprimirla reduciendo al mínimo posible la superficie de la misma, resultando así esférica la gota.

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¿Por qué el agua asciende por las paredes de un tubo de vidrio?

La capilaridad, o acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido (mojado) superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido será cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático. Este efecto ocurre por ejemplo con agua en tubos de vidrio limpios. Si las fuerzas de cohesión superan a las fuerzas de adhesión, la superficie del líquido será convexa y el líquido caerá por debajo del nivel hidrostático. Así sucede por ejemplo con agua en tubos de vidrio grasientos (donde la adhesión es pequeña) o con mercurio en tubos de vidrio limpios (donde la cohesión es grande). La absorción de agua por una esponja e un ejemplo de ascensión capilar. El agua sube por la tierra debido en parte a la capilaridad, y algunos instrumentos de escritura como la pluma estilográfica (fuente) o el rotulador (plumón) se basan en este principio

Reflexión del Trabajo:

Experiencias de Ampliación

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DENSIDAD Densidad de distintos elementos

Se tiene una serie de botellas iguales que contienen diferentes elementos: limaduras de metal, sal, azúcar, agua, harina, avena y aserrín. El contenido de cada una de ellas pesa un kilogramo. Este conjunto es útil para explicar el concepto de densidad.

Pipeta con aceite y agua

Se dispone de una pipeta en la cual se coloca una cantidad de aceite y luego sobre ella una cantidad de agua. Se puede observar como el aceite asciende hasta ubicarse sobre el agua

PRESIÓN

Experimentando con fluidos 2011 Chorros divergentes

Se dispone de un envase que tiene un asa hueca la cual presentan tres pequeños orificios. Al llenar el envase de agua se llena también el asa y se puede observar que los chorritos de agua salen perpendiculares a la superficie de manera divergente.

Chorros convergentes

Se dispone de un envase plástico que posee tres orificios en una parte cóncava del mismo. Al llenar el envase de agua se puede observar que los chorritos salen perpendicular a la superficie y convergen en un punto.

VASOS COMUNICANTES Vasos comunicantes de distinta forma

Se dispone de un conjunto de tres tubos de vidrio transparentes de distinta forma y distinto diámetro, unidos por un tubo en la parte inferior. Se puede observar que al vaciar agua en ellos, todos se equilibran con líquido a la misma altura independientemente de la diferencia de forma y de diámetro de los tubos.

VARIACIÓN DE LA PRESIÓN CON LA PROFUNDIDAD

Detector de presión

Utilizando un dispositivo que posee una membrana y está conectado a un tubo manométrico se puede observar la variación de presión con la profundidad.

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PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Ganchos adhesivos

Se dispone de varios ganchos de uso doméstico los cuales se mantienen adheridos a superficies lisas por medio de la presión atmosférica.

PRINCIPIO DE PASCAL Transmisión de la presión en un fluido confinado

Un envase de vidrio cerrado, lleno de agua, contiene en su interior un globo inflado. Al ejercer presión sobre el fluido se puede observar como ésta se transmite comprimiendo el globo que se encuentra en el interior del envase.

Principio de Arquímedes Comprobación del Principio de Arquímedes

Se utiliza una romana , una botella con arena.y una caja de vidrio llena de agua la cual tiene un tubo para desagüar. Se puede comprobar que al introducir la botella con arena en el agua la disminución de peso es igual al peso del líquido desalojado.

Línea de flotación

Experimentando con fluidos 2011 Flotación de un iceberg

En una caja de vidrio transparente que contiene agua se coloca un trozo de hielo. Se puede observar que solamente sobresale de la superficie del agua una pequeña porción que corresponde a la décima parte de su volumen

Principio de Arquímedes en gases Globo lleno con helio

Se dispone de un globo lleno con helio y el cual se encuentra atado por medio de un largo pabilo . El globo puede ascender libremente, al ir liberando el hilo, hasta que el peso del pabilo que se agrega al globo equilibra la fuerza de empuje.

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La Historia de

Arquimides En el siglo 3 Antes de Cristo, el rey de Siracusa le pidió al matemático griego Arquímedes que le solucionara un problema. El rey había recibido una corona que, supuestamente, era de oro puro; pero sospechaba que no era cierto. Arquímedes sabía que el oro era más denso que otros metales, como la plata. (La densidad es una forma de medir cuánta materia existe dentro de un volumen. Por ejemplo, un ladrillo es mucho más denso que un cuadrado de plumacito del mismo porte). La historia dice que Arquímedes encontró la solución un día en que se estaba dando un baño. El agua rebalsó los límites de la tina y el matemático se dio cuenta de que, para los objetos que no flotaban, el volumen del agua desplazada es exactamente igual al volumen del objeto hundido. El descubrimiento lo puso tan alegre, que saltó de la tina y corrió desnudo por la calle, gritando "¡Eureka!", que en griego significa "¡Lo encontré!". NOTA: Mientras más ancho sea el frasco que usas, más grande deberá ser la piedra. De otro modo, el nivel de agua no se elevaría lo suficiente como para medirlo. Por ejemplo, si usas una botella desechable de dos litros, con su parte superior cortada, tendrás que medir piedras del porte de una papa mediana.

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Caricaturas

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Encuentra las palabras que tengan relación con fluidos F

1. Se denomina a un conjunto de sustancias donde existe entre sus moléculas poca fuerza de atracción, cambiando su forma, lo que ocasiona que la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente fluyen.

Experimentando con fluidos 2011 2. El .. es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible (lo que significa que su volumen es, muy aproximadamente, constante en un rango grande de presión). 3. Se denomina .. al estado de agregación de la materia en el que las sustancias no tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los recipientes que las contienen. 4. La es una magnitud físicaescalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. 5. La

. es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales.

1. La densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia .( ) 2. La presión es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío

)

3. Tensión superficial es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor .. .( ) 4. La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo ..( ) 5.El principio de Pascal establece que cualquier cuerpo sólido que se encuentre sumergido total o parcialmente (depositado) en un fluido será empujado en dirección ascendente por una fuerza igual al peso del volumen del líquido desplazado por el cuerpo sólido……………………………….....( )

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