Clase 1 Física Hidraulica
-
Upload
lorna-aguilera-leiva -
Category
Documents
-
view
227 -
download
0
Transcript of Clase 1 Física Hidraulica
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 1/35
Propiedad Intelectual Cpech
Física Hidráulica
Clase 1: Principios de Fluidos
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 2/35
Objetivos
Al término de la unidad, usted deberá:
Caracterizar y analizar los estados de la materia.
Analizar densidad y su ecuación.
Analizar peso específico y su ecuación.
Caracterizar y analizar el concepto de presión.
Analizar los vasos comunicantes.
Analizar y comprender el principio de Pascal.
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 3/35
Estados de la materia
El mundo que nos rodea está formado por tres tipos demateriales fáciles de reconocer: sólidos, líquidos y gases. Ladiferencia fundamental entre ellos es la forma en que actúanlas fuerzas entre los átomos y las moléculas que componen lasustancia.
Fuente: monografias.com/trabajos63
Sólido Líquido Gaseoso
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 4/35
Tienen una forma bien definida yes difícil comprimirlos. En ellos,las fuerzas intermoleculares sonmuy intensas.
Fuente: kalipedia.com
Estados de la materiaSólidos
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 5/35
Tienen un volumen biendefinido, pero su forma seadapta al recipiente que loscontiene. Se tiene, entonces,
fuerzas intermolecularesdébiles; las moléculas seseparan con facilidad.
Fuente: Kalipedia.com
Fuente: portalmagallanes.com
Estados de la materiaLíquidos
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 6/35
No tienen forma ni volumendefinido y pueden fluir librementeocupando todo el espaciodisponible, adaptándosecompletamente al recipiente quelos contiene.
Las fuerzas intermolecularesprácticamente son cero.
Fuente: astroyciencia.com
Fuente: portalmotos.com
Estados de la materiaGases
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 7/35
Cabe mencionar la existencia de un cuarto estado, llamado deplasma. Por ejemplo, un rayo está en ese estado.
Fuente: tenos.files.wordpress.com Fuente: pilardetodos.com.ar
Estados de la materiaPlasma
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 8/35
Es una medida de cuanto material se encuentra comprimidoen un espacio determinado; es la cantidad de masa porunidad de volumen.
Fuente: construnario.comUnidades para la densidad
S.I.: [kg/m3]
C.G.S.:[g/cm3
]
V m
FluidosDensidad absoluta ( )
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 9/35
Fuente: allafrance.com
Es la razón entre la densidad absoluta de una sustancia y ladensidad absoluta de otra sustancia que se toma comopatrón. Por ejemplo, si tomamos como patrón el agua sería:
Densidad del agua:S.I.: 1000[kg/m3]
C.G.S.: 1[g/cm3]
agua
ciasus R
tan
FluidosDensidad absoluta ( ) R
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 10/35
Fuente: express.howstuffworks.com
Las sustancias menos densas flotansobre las sustancias más densas. Por
ejemplo, el aceite flota en el agua y el
hielo en el mar como los iceberg.
Fuente: farm4.static.flickr.com
FluidosDensidad y flotabilidad
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 11/35
Fuente: sportservice2021.com
Es el peso de un cuerpo porunidad de volumen.
Unidades para el peso específico
S.I.: [N/m3]
C.G.S.:[dina/cm3]
gV
P
FluidosPeso especifico ( )
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 12/35
A) 1:4
B) 2:1
C) 1:2
D) 4:1
E) 6:2
Ejemplo 1
Una sustancia A con peso específico γ tiene un peso mg, ocupa unvolumen V. Otra sustancia B ocupa el mismo volumen V, pero supeso es el doble, luego la relación entre los pesos específicos delas sustancias A y B es
CAnálisis
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 13/35
Cuando un cuerpo se encuentra inmerso en un
fluido, éste ejerce una fuerza sobre el cuerpo,en forma perpendicular a la superficie del
cuerpo y a su vez el fluido ejerce fuerza sobre el
recipiente que lo contiene.
Propiedades:
• La presión en un punto de un fluido en reposo
es igual en todas las direcciones.
• La presión en un mismo plano horizontal en el
interior de un fluido en reposos es la misma.
FluidosPresión
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 14/35
Fuente 1.bp.blogspot.com
Fuerza perpendicular que seejerce por unidad de área.
Unidades para la presión
S.I.: Pascal [N/m2]
C.G.S.: Baria [dina/cm2] Fuente geeknazgul.files.wordpress.com
A
F P
FluidosPresión
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 15/35
A
PP fluido
Presión que ejerce el fluido sobre todos los cuerpos sumergidos enél y que depende del peso de la columna sobre el cuerpo y delárea de contacto.
A
mg
. h
FluidosPresión dentro de un fluido
A
gmP
fluido
A
V g
A
V gP fluido
fluido
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 16/35
A
PP fluido
Presión que ejerce el fluido sobre todos los cuerpos sumergidos enél y que depende del peso de la columna sobre el cuerpo y delárea de contacto.
A
mg
. h
FluidosPresión dentro de un fluido
A
gmP
fluido
A
V g
A
V gP fluido
fluido
hgP fluido
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 17/35
La presión a la cual es sometido un cuerpo qué estásumergido en un fluido, dependerá de la densidad delfluido, de la gravedad, y de la profundidad a la cuál esté.
ρ es densidad.
g aceleración de la gravedad.
∆h es profundidad.
hgP fluido
A
mg
. hh
P
FluidosPresión dentro de un fluido
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 18/35
1 [atm] = 760 [torr]
1 [atm] =76 [cm Hg]
1 [mm Hg] = 133 [Pascales]
1 [Pascal] = 10 [barias]
1 [milibar] = 0,76 [mm Hg]
Fuente: vulnerabilityteam.files.wordpress.com
FluidosUnidades de presión dentro de un
fluido
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 19/35
Es el instrumento que permite medir la presión atmosférica y la altitud(altura).
FluidosBarómetro
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 20/35
Consiste en un tubo de vidrio, de longitud superior a 76 cm ycerrado por un extremo, que se llena de mercurio y se inviertesobre un recipiente también con mercurio. El mercurio deltubo desciende hasta una altura aproximada de 76 cm. Estamedición fue realizada a nivel del mar.
Fuente: ve.kalipedia.com
FluidosBarómetro de torricelli
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 21/35
Fuente: img146.imageshack.us
FluidosBarómetro de torricelli
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 22/35
Presión que ejerce la atmósfera sobre todos los cuerpos que estánsumergidos en él y sobre una determinada superficie. Se puededeterminar a través de Torricelli.
HgPP 0
Hg Hg hgP 0
ms
m
m
KgP 76,08,9600.13
230
PaP 293.1010
atmP 10
Hg
P0
Ph
FluidosPresión atmosférica
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 23/35
Presión atmosférica dependeexclusivamente de la alturarespecto al nivel del mar.
Fuente: cneq.unam.mx
Unidades para la presión atmosféricaS.I.: 1 [atm]=101.300 [Pascales]
C.G.S.: 1[atm]= 1.013.000 [Barias]
PaPaP 300.101293.1010
atmP 10
FluidosPresión atmosférica
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 24/35
Para un cuerpo que estásumergido a una profundidadΔh, se tiene la siguienteecuación para la presión.
Fuente: ola.icmyl.unam.mxhgPP
0
Donde:
ρ = densidad del fluido.
Δh = profundidad.
g = aceleración de gravedad.
P0 = presión atmosférica h
P
0P
FluidosPresión bajo el nivel del mar
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 25/35
Para un cuerpo que está sobre elnivel del mar, a una altura h, setiene la siguiente ecuación para lapresión
Fuente: bajocoste.com
hgPP
0
Donde:
ρ = densidad del fluido.
Δh = altura.
g = aceleración de gravedad.
P0 = presión atmosférica h
P
0P
FluidosPresión sobre el nivel del mar
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 26/35
hgPPP absolutaamanométric 0
Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta oreal y la presión atmosférica. Se aplica tan solo en aquellos casos en losque la presión es superior a la presión atmosférica.
FluidosPresión absoluta o manométrica
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 27/35
Ejemplo 2
CAnálisis
La figura muestra tres recipientes que contienen líquidosdistintos a una misma altura h . Si la densidad de S es1[g/cm 3]; la de Q es 2[g/cm 3]; y la de R es 3[g/cm 3], escorrecto afirmar que sus presiones ordenadas en formadecreciente son:
A) P S > P Q > P R B) P S > P R > P Q C) P R > P Q > P S
D) P Q > P S > P R E) P Q > P R > P S
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 28/35
Instrumento compuesto por varios depósitos comunicados en suparte inferior por una base común. Si se vierte un líquido en suinterior, alcanza la misma altura en cada uno. Simultáneamente, a lamisma profundidad, el líquido registra igual presión.
Fuente: webdelprofesor.ula.ve Fuente: bibliocad.com
FluidosVasos comunicantes
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 29/35
Con líquidos diferentes, las alturas de losniveles son inversamente proporcionales a lospesos específicos. A mayor peso específico,menor altura y viceversa.
21PP
2211hghg
Donde:
P1 y P2 = presión ejercida por cada fluido en el fondoρ1 y ρ2 = densidades de los fluidos.Δh1 y Δh2 = alturas de cada líquido.g = aceleración de gravedad.
∆h1 ∆h2
FluidosVasos comunicantes con
líquidos diferentes
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 30/35
La presión que se ejerce sobre un punto de un fluido, setransmite íntegramente y con la misma intensidad entodas direcciones.
Fuente: hidrostatica.galeon.com
Fluidos
Principio de Pascal
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 31/35
Entre las aplicaciones, tenemos: Los frenos hidráulicos
Elevadores hidráulicos
La prensa hidráulica.
Esta última se puede utilizar como un verdaderomultiplicador de fuerza.
Por igualdad de presiones se tiene:
21PP
Fluidos: Principio de Pascal
1221
2
2
1
1 AF AF A
F
A
F
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 32/35
La figura de este ejercicio muestra a un niño que levanta un automóvil
con la ayuda de un elevador hidráulico. El auto pesa 8.000 [N] ydescansa en un pistón cuya área es de 2.000 [cm²]. Determina el valor
de la fuerza que el niño está ejerciendo, si se sabe que el área del
pistón que empuja es de 25 [cm²].
A) 100 [N]
B) 200 [N]
C) 250 [N]
D) 300 [N]
E) 800 [N]
Ejemplo 3
AAplicación
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 33/35
Densidadrelativa
Pesoespecífico
Síntesis de la clase
Estados de la materia(sólido, líquido, gaseoso)
Densidad
V P
V m
agua
ciasus R
tan
5/16/2018 Clase 1 Física Hidraulica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/clase-1-fisica-hidraulica 34/35
Presión
Puede medir:
Presión en líquidos
A
F P
hgPlíquido
Cumple:
21PP
Principio de Pascal
Presión atmosférica
PaatmP 300.10110
Síntesis de la clase