Concepto de presión en...
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Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Ingeniería
Fecha: 27 de septiembre de 2018
Semana II
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Los profesores participantesactualizarán sus conocimientos sobrelos conceptos básicos de Física yTermodinámica, para la imparticiónde sus clases teóricas y prácticas,obteniendo modelos matemáticos conayuda de la herramienta Excel.
02/10/2018 2M del Carmen Maldonado Susano
Objetivo
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Fluidos
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Es aquella sustancia que debidoa su poca cohesiónintermolecular carece de formapropia y adopta la forma delrecipiente que lo contiene.
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Es una sustancia que existecomo un medio continuo.
Se caracteriza por una bajaresistencia a fluir.
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Presión
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Es una cantidad escalarque representa lamagnitud de la fuerza (F)normal que actúa en cadaunidad de área (A).
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A
FP
Matemáticamente se puedeexpresar:
F: Fuerza perpendicular (N)A: área (m2)P: Presión (Pa)
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En fluidos se llamapresión y en sólidos sellama esfuerzo.
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Pregunta
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Una pareja caminando
http://imagenesconamor.org/imagenes-de-parejas-caminando-por-la-playa-enamorados/imagenes-de-amor/attachment/imagenes-de-parejas-caminando-por-la-playa-enamorados-4/
en el lodo
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¿Quién ejercería mayor presión ?
¿Ella o él ?
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¿Quién ejercería mayor presión ?
Ella porque su tacón es de menor
área
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“A menor áreamayor presión”
Si la fuerza aplicada es la misma
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Presión hidrostática
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Es la presión ejercida sobre elfondo de un recipiente quecontiene un líquido en reposo.
W
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En los sistemas en reposo, lapresión es uniforme en todas lasdirecciones horizontales,alrededor de un volumenelemental de fluido.
La presión es la mismahorizontalmente
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Sin embargo, la presión puedevariar dentro del sistema en elcaso de un fluido en presencia deun campo gravitatorio.
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P: Presión (Pa)g: aceleración gravitatoria (m/s2)y: altura (m)
hP g h
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Presión manométrica
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Se puede medir con un manómetro diferencial.
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Matemáticamente, se expresa como:
Pman: Presión manométrica (Pa)g : aceleración gravitatoria (m/s2)h : altura (m) : densidad (kg/m3)
hgPman
Presión hidrostática
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Presión atmosférica
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Es la presión que ejerce la atmósferasobre el planeta Tierra.
Planeta Tierra
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También se define como lapresión ejercida por unacolumna de mercurio de 760mm, con una aceleracióngravitatoria de 9.81 m/s2.
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Matemáticamente, se calcula de lasiguiente manera:
HgHgatm hgP
Patm: Presión atmosférica (Pa)g : aceleración gravitatoria (m/s2)h : altura del mercurio (m) : densidad (kg/m3)
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Densidad del mercurio es de:
313600
m
kgHg
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Barómetro de Torricelli
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760 mm de Mercurio
Patm = 101325 [Pa]
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583 mm de Mercurio
Patm = 77144 [Pa]
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La presión atmosférica varía con ellugar de la Tierra.
g = 9.81 m/s 2
Patm = 101396 [Pa]
A nivel del mar
g = 9.78 m/s 2
Patm = 77144 [Pa]
Ciudad de México
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Presión absoluta
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Es la presión medida sobreuna escala a partir de lapresión “0” o una presión devacío absoluto.
atmmanabs PPP
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Gradiente de Presión
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Es la relación de la variación de lapresión (dP) con el cambio deprofundidad (dy) dentro de unfluido.
dPg
dy
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Si la densidad se mantieneconstante.
Si la aceleración de la gravedades constante, entonces
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dP g dy
Integrando ambos miembros:
dP g dy
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2 2
1 1dP g dy
)(1212
yygPP
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Si hablamos de alturas
Si hablamos de profundidades
)(1212
yygPP
)(1212
yygPP
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Práctica No. 4 Excel
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En el laboratorio de Física Experimental se realizó elexperimento de fluidos estáticos. Se midió la presiónmanométrica y la profundidad en diversos puntos, seobtuvieron los siguientes resultados, ver Tabla 1.Con base en ello, determine:
a) Modelo gráfico y matemático de P=f(h)b) Módulo del peso específico del fluidoc) Densidad del fluido empleadod) %Error de exactitud
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Abrimos una hoja en blanco de excel
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Capturamos la Tabla 1
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Capturamos en donde vamos a calcular los datos
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Empezamos a calcular el valor de la pendiente=pendiente(valores y, valores x)
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Calculamos los promedios de X y Y
=promedio (valores y)
=promedio (valores x)
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Empezamos a calcular la pendiente
b= Y – (m X)
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Obtener el valor de la densidad del agua experimental y su porcentaje de Exactitud
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Obtener el valor de la densidad del agua experimental y su porcentaje de Exactitud
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a) Modelo MatemáticoPman [Pa] = 9635.71 [Pa/m] h [m] + 21.33 [Pa]
b) Módulo del peso específico9635.71 [N/m3]
c) Densidad del fluido985.25 [kg/m3]
d) %E = 98.52 [1]
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Práctica No. 5 Excel
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Los alumnos de Fundamentos de físicarealizaron el experimento de fluidos yobtuvieron los siguientes resultados que semuestran en la tabla. Determine:
a) Modelo gráfico y matemáticob) Valor del Módulo del peso específicoc) Valor de la presión atmosférica
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Capturamos la Tabla 2
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Capturamos en donde vamos a calcular los datos
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Calculamos la pendiente, promedio de Y promedio de X y la ordenada
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a) Modelo MatemáticoPman [Pa] = 9635.71 [Pa/m] h [m] + 77145 [Pa]
b) Módulo del peso específico9635.71 [N/m3]
c) Valor de la Presión atmosférica, es la ordenadaal origen77145 [Pa]
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Práctica No. 6 Excel
Gradiente de Presión
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Determinar la masa de la válvula de unaolla de presión para que opere a 1.985[bar].
Si la sección transversal de la aberturadel conducto de la olla es de 4 [mm2].
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Con un barómetro se miden laspresiones atmosféricas en la azotea y alpie de un edificio y resultan 90.0 y 98.0[KPa].
Si la densidad del aire es 1.0 [kg/m3],¿cuál es la altura del edificio?
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Un pez nada 5 [m] bajo la superficie delagua.Calcule el aumento en la presión que seejerce sobre el pez, al zambullirse hastauna profundidad de 25 [m] bajo lasuperficie
https://es.123rf.com/imagenes-de-archivo/peces_caricatura.html
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Conversiones
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1 bar = 100000 [Pa]1 atm = 101325 [Pa]
En 1 m3 caben 1000 litros1 litro = 1000 ml
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Revisión
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Notas de TermodinámicaGabriel León de los SantosDepartamento de Sistemas EnergéticosFI-UNAM
BibliografíaBibliografía
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Bibliografía
Física UniversitariaVolumen 1
Sears, Zemansky
Young, Freedman
Ed. Pearson Addison Wesley
BibliografíaBibliografía