X. MANUEL BESTEIRO ALONSO

Colexio Apostólico Mercedario

VERÍN

S

FP =

Fsica y Qu micaí í

4 ESOºC o n c e p t o d e p r e s ió n

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOº

• 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:

• 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

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºE f e c t o d e la s f u e r z a s s o b r e lo s f lu id o s

Los gases son fluidos muy compresibles

Gas

Gas

Los líquidos son fluidos poco compresibles

Líquido

Líquido

• 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

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºP r in c ip io f u n d a m e n t a l d e la e s t á t ic a d e f lu id o s

Un líquido escapa por un orificio de la pared del recipiente en sentido perpendicular a la misma

• 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

• 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

S

h

• La presión ejercida por el cilindro imaginario sobre la superficie S es: p = P/S=m.g/S=d.V.g/S=d.S.h.g/S = d. g.h

• La presión en un punto del líquido no depende de la forma del recipiente y se ejerce en todas las direcciones

• La experiencia muestra que un líquido ejerce presión sobre el fondo y las paredes del recipiente que lo contiene

P= d.g.h

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOº

La presión ejercida en un punto de un líquido, se transmite por él en todas las direcciones con la misma

intensidad

Presi n aplicada en un l quidoó í . E l p r in c ip io d e P a s c a l

Frenos hidráulicos

Pozo artesiano

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºA p l ic a c io n e s d e l p r in c ip io d e P a s c a l

Vasos comunicantes

Sistemas hidráulicos

Prensa hidráulica

Nivel freático

El nivel en dos tubos unidos por otro de goma, es el mismo en cualquier posición

El nivel del líquido en varios vasos comunicantes es el mismo cualquiera que sea la forma de cada uno

Depósito de líquido de frenos

Pedal de freno

S1

→F1

→F2

S2

Pistón

S

F

S

F

2

2

1

1 =

La experiencia de Torricelli: la presión del aire no deja caer la columna de mercurio

Hidrost ticaá6

Fsica y Qu micaí í

4 ESOºL a p r e s ió n a t m o s f é r ic a

Un recipiente con aire pesa más que otro igual en el que se ha hecho el vacío

• Se denomina presión atmosférica la fuerza por unidad de superficie ejercida por la atmósferasobre los cuerpos situados en su interior

• 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

• Torricelli mostró que la presión atmosférica equilibra una columna de 76 cm de Hg de 1 cm2 de sección

• Su peso es: p = m. g = 1,036 . 9,8 = 10,13 N

• La presión ejercida sobre la sección es:

• La masa de la columna es:M = V. dHg = 7,6. 10-5 . 13600 = 1,0336 kg

PaS

Pp 300101

13,10

104

=== −

Presión atmosférica

76 cm

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºB a r ó m e t r o s

Barómetro metálicoInterior de un barómetro

metálico

Barómetro de mercurio

• 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

• 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

P

V

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºC o m p r e s ib i l id a d d e lo s 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

P1

V1

P2

V2

• La experiencia demuestra que el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión ejercida sobre él, siempre que la temperatura permanezca constante

• La gráfica p – V correspondiente a un gas, es una hipérbola

La ley de Boyle dice: En una gas, el producto de la presión por el volumen se mantiene constante si la temperatura permanece constante

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºPrincipio de Pascal para gases

Si en un gas se duplica la presión, el volumen se reduce a la mitad

La presión ejercida en un punto de un gas se transmite por él en todas las direcciones con la misma intensidad

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºB o m b a s d e v a c ío

• 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

Válvula

VálvulaGas

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºM a n ó m e t r o s

• Los manómetros son aparatos que miden la presión del gas encerrado en un recipiente

• Los manómetros de líquido constan de un tubo en U con un líquido con una de sus ramas 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 un tubo 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

Manómetro metálico

Gas

Manómetro de líquido cerrado o de aire comprimido

Gas

Manómetro de líquido

Gas

Presión atmosférica

h

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºF u e r z a d e e m p u je e n f lu id o s

Empuje sobre un cuerpo sumergido

Sobre un cuerpo sumergido en un fluido actúa una fuerza de empuje

vertical hacia arriba

→E

→g.m

• 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

V

Sobre el cuerpo de volumen V actúan su

peso y el empuje

El volumen V de un fluido está en equilibrio

V

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºE l p r in c ip io d e A r q u ím e d e s

→g.d.v f

Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje igual al peso del volumen de fluido que desaloja

• El peso del fluido es: P = mf . g = V. df . g

• El empuje sobre el cuerpo sumergido es es: E = V. df . g

→g.d.v f

→g.d.v f

→g.m

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºE q u i l ib r io d e s ó l id o s e n 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

El cuerpo se hunde

P = E

El cuerpo está en equilibrio en cualquier punto del fluido

P < E

El cuerpo flota

Peso aparente = P real- Empuje

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºA p l ic a c io n e s d e l p r in c ip io d e A r q u ím e d e s ( I )

Dirigible Globo aerostático

Barco

• 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

• Los aeróstatos son aparatos llenos de gas más ligero que el aire; el empuje del aire sobre ellos es mayor que su peso

Hidrost ticaá Fsica y Qu micaí í

4 ESOºA p l ic a c io n e s d e l p r in c ip io d e A r q u ím e d e s ( I I )

Areómetro

• 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