Bienvenidos al ciclo lectivo 2018. Hidrostática

Ingeniería Agronómica                                año 2018

Física

Hidrostática
La hidrostática o estática de fluidos es la parte de la física que estudia los fluidos en reposo.
Se denominan fluidos, líquidos o gases, a las sustancias que no tienen forma propia, sino que se adaptan a la forma del recipiente que los contiene.
Los líquidos tienen forma variable, volumen constante, son poco compresibles, y ejercen, a causa de su peso, presiones sobre las paredes del recipiente que los contienen. Se deforman con facilidad y su superficie libre tiene forma definida. Los gases no tienen volumen constante y son fácilmente compresibles.

En el siguiente link encontrarán desarrollados temas sobre hidrostática e hidrodinámica.

Khan Academy.  Recuperado de:
https://es.khanacademy.org/science/physics/fluids

Actividad
A partir del siguiente link: http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/presion.html

Estudiaran diversos conceptos: presión en sólidos, presión en fluidos, Principio de Pascal, prensa hidráulica y presión atmosférica.

Comenzamos con:   Presión en sólidos:
Ingresa al link y trabaja con la pestaña: "concepto de presión". Lee e interpreta para luego responder las siguientes cuestiones.

1- Imagina que colocas una tachuela entre  el pulgar y el dedo índice, aprietas la tachuela y el extremo agudo de la misma, causa dolor, no así  el extremo plano. De acuerdo al principio de acción-reacción, ¿cómo son las fuerzas que se ejercen sobre el pulgar y sobre el dedo índice?  Sin embargo, la presión en el extremo agudo de la tachuela es mucho mayor que la presión en el extremo plano, ¿a qué se debe? Defiende tu respuesta.

2- a)El concepto de fuerza es uno y el de presión, otro muy distinto,¿ cuál es la diferencia?

b- Anota la ecuación de presión y las unidades correspondientes.

3-a) ¿Es lo mismo área y superficie? Justifica.

b) Anota la ecuación para hallar el área de un cuadrado, de un rectángulo, de un círculo.

4- Realiza la actividad propuesta en el link, calculando la presión que ejerce el ladrillo, según la cara en que se apoya. Comprueba si los valores obtenidos son  correctos.

5)Calcula la presión en Pascales que ejerce un elefante sobre la tierra si su masa es de 3000 kg y la huella de cada una de sus patas es aproximadamente un circulo de 15 cm de radio. Compara el resultado con la presión que ejerce una bailarina de 55 kg que aguanta sobre la punta de uno de sus pies, siendo la superficie de apoyo 11 cm².

6- ¿Cuál es el valor de la masa en kg de un objeto que ejerce una presión de 50 N/cm² sobre un círculo de 3 cm de radio?

7- ¿Cuánto vale la presión ejercida por la nieve sobre los esquíes de un esquiador de 80 kg que se desliza por una pendiente de 20 °? En primer lugar realiza un esquema de la situación, luego determina el valor de  la componente de la fuerza de gravedad perpendicular a la pendiente. El área de los dos esquís juntos es de 0,30 m². Rta: 2460 Pa

Para recordar conceptos de presión, pasar a ver:

Proyecto G.  Recuperado de:

https://www.youtube.com/watch?v=SFcLbAe1P1w

Densidad

1- A continuación es importante que recuerdes el concepto de densidad, para ello realiza las actividades propuestas en el siguiente link: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/temperatura.htm

( trabajar con las pestañas: masa, problema, volumen y densidad)

2- ¿Se modifica la densidad de una barra de chocolate si se la corta por la mitad? Demuestra dando valores cualesquiera.

3- Busca información y expresa la diferencia entre densidad y peso específico. Anota la ecuación y unidades de ambas expresiones.

4-a) La densidad del agua en el sistema internacional (SI) es 1000 kg/m³, exprésalo en g/cm³

b) La masa de 3 litros de etanol es 2367 g. ¿Cuál es la densidad del etanol en g/cm³?¿ Cuál es la masa de 5 cm³ de etanol?

5) Un cuerpo de 2 dm³ pesa 156 N. Calcula el peso específico.

Presión hidrostática:  

 A partir del siguiente link: http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/presion.html

Trabaja con la 2 da pestaña “ Principios fundamentales de la estática de los fluidos”. Lee, interpreta para luego responder las siguientes cuestiones:

1)Fundamenta tus respuestas:

La presión que soporta un cuerpo en el interior de un líquido depende de:a)La cantidad de líquido que hay en el recipiente, b)de la forma que tenga el recipiente que contiene el líquido, c)de la profundidad a la que se encuentra el cuerpo.

2) ¿Qué soporta más presión, un cuerpo sumergido a 10 cm de profundidad inmerso en un lago enorme o en una jarra a la misma profundidad? Fundamenta tu respuesta.

3)a) Desarrolla la ecuación Ph = D .g .h  , anota las unidades correspondientes.

b- Analiza y escribe la ecuación de peso específico en función de la densidad.

c) Escribe la ecuación de presión hidrostática (Ph) en función del peso específico.

4) Un submarino se hundió a una profundidad de 50 m. Calcular la presión que soporta siendo el peso específico del agua: Pe = 1,026 gf/ cm³

5) En la quilla de un barco, a 3 m de profundidad, se produce una rajadura de 1,8m de largo por 1,20 m de ancho. a) Halla el valor de la presión en Pascales a los 3 m. b) ¿Qué fuerza deberá ejercer la chapa que tape la rajadura? Rta: 63504 N

Unicoos

https://www.youtube.com/watch?v=zCznNbqadio

Principio de Pascal

1- Una de las aplicaciones del Principio de Pascal es la prensa hidráulica, analiza y anota su ecuación. Explica por qué una prensa hidráulica nos permite ganar fuerzas.

2- ¿Qué expresa el principio de Pascal?

3- En un tubo en forma de U (vasos comunicantes) permite hallar, por ejemplo la densidad de uno de los líquidos inmiscibles, conociendo la del otro, interpreta y anota la ecuación correspondiente.

4) Realiza la actividad propuesta en el link para elevar el elefante.

5- Una prensa hidráulica posee émbolos de 6 cm y 20 cm de diámetro respectivamente. Realiza un esquema de la prensa hidráulica. a) Calcula la superficie de ambos émbolos, b)¿ Qué fuerza debe realizarse sobre el émbolo menor para mantener el sistema en equilibrio , cuando sobre el émbolo mayor se ubica un cuerpo que pesa 15000 N? c)Halla el valor de la masa del cuerpo que se desea elevar, d)Halla el valor de la presión lograda por el émbolo menor, ¿Qué presión se transmite al segundo émbolo?,e) Si el émbolo menor se hace descender 50 cm, ¿ qué volumen de agua desplaza? (recuerda la ecuación de volumen de un cilindro) f) Sabiendo que el volumen de agua calculado en el punto anterior, ocupa el tubo del émbolo mayor, ¿qué altura se eleva el émbolo mayor?

6)Visita el siguiente

link:http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/41700555/helvia/aula/archivos/repositorio/0/4/html/palancas.htm

¿Qué características tienen las palancas de 1 er, 2 do y 3 er, género? Anota la condición de equilibrio.

Ejercicio resuelto de palanca de 2 do género.Unicoos. Recuperado de:
https://www.youtube.com/watch?v=I7nISezaiSQ

7) Ejercicio resuelto de prensa hidráulica

Unicoos. Recuperado de:

https://www.youtube.com/watch?v=QV0Iw0fdIWY

8) Pasar a ver:
Tubos en U. Vasos comunicantes y líquidos inmiscibles. Recuperado de:
https://www.youtube.com/watch?v=IywFNF8ai1U

9) Principio de Arquímedes
Experiencia de laboratorio
Desarrollo:

1)a)¿Qué entiendes por fuerza de empuje (E)? b)Averigua a que se denomina peso aparente de un cuerpo.

Experiencia 1

1)a) Mide en gramos la masa de una esfera, luego exprésala en kg y calcula el peso real en Newton.

b)Coloca el mismo cuerpo en un recipiente repleto de agua, junta el agua derramada en un recipiente y mide la masa del agua derramada. Calcula su peso en Newton.

c)¿Cuánto mide la fuerza de empuje que el agua ejerce sobre ese cuerpo?

d)¿Qué expresa el principio de Arquímedes? Anota la ecuación correspondiente.

e) ¿Cuál es el valor del peso aparente de ese cuerpo?

Experiencia 2

1)a) Mide con el dinamómetro el peso en el aire (real) de una esfera, anota su valor.

b) Introduce el cuerpo así colgado, como en el punto (a) dentro de un recipiente con agua, observa, ¿pesa más, igual o menos que en el aire? Explica por qué. ¿Qué nombre recibe este peso diferente? Anota ese valor en Newton.

c) Con los datos obtenidos en los puntos a y b, ¿Cómo calcularías el valor de la fuerza de empuje? Anota su valor.

d) Si a ese mismo cuerpo colgado en el dinamómetro lo introduces en un recipiente con champú, ¿ pesaría lo mismo que en el punto (b), explica por qué. Anota su valor. En este caso ¿cuál es el valor de la fuerza de empuje? ¿Por qué su valor es diferente que en el punto c.

Interpreta y resuelve:

1) Se tiene un cubo de aluminio de 2700 kg/m³ de 2 cm de arista (lado). Calcular: a) Su volumen. b)El empuje que recibe cuando se lo sumerge en aceite, densidad 900 kg/m³.c)La masa del cuerpo. d)El peso del cuerpo en el aire (peso real). D) El peso del cuerpo sumergido en aceite.

2)a) De la ecuación de empuje , despeja volumen.

b) Un cuerpo sumergido en mercurio, densidad 13600 kg/m³, recibe un empuje de 1,2 N. ¿Cuál es el volumen del cuerpo? Expresar en cm³

3) Al sumergir un cuerpo en nafta, densidad 700 kg/ / m³, recibe un empuje de 0,3 N. El peso del cuerpo sumergido en nafta es de 0,45 N. Calcula: a) El peso del cuerpo en el aire. b)El volumen del cuerpo.c) La masa del cuerpo. d) La densidad del cuerpo.

4-Un prisma de hierro, densidad 7800 kg/m³, de 10 cm de ancho por 30 cm de largo y 5 cm de altura, se coloca en agua, densidad 1000 kg / m³. a)Compara las densidades, ¿flota o se hunde? Defiende tu respuesta. b) Ahora calcula el peso del cuerpo y el empuje que recibe el cuerpo, ¿flota o se hunde? Defiende tu respuesta.

Presión atmosférica, presión absoluta.

Presión atmosférica
1- A continuación trabaja con la tercer pestaña: "midiendo la presión" del siguiente link :
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/presion.html

Presión atmosférica, Proyecto G, recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=d7xvPQMrMdo

2- ¿Aproximadamente, cuántos kg de aire hay en un salón de clases cuyo piso tiene un área de 200 m cuadrados y cuyo techo está a 4 m de altura? Sabiendo que la densidad del aire es 1,2 kg/m3. ¿Cuánto pesa ese volumen de aire?
3- ¿A qué se debe la presión atmosférica?
4- ¿Por qué la presión de la atmósfera no rompe los vidrios de la ventana?
5- Define presión atmosférica normal.
6- Torricelli, ¿cómo determinó el valor de la presión atmosférica normal? Analiza como se obtiene la unidad de presión.
7- Si existiese un líquido  dos veces más denso que el mercurio y se utilizase para construir un barómetro, ¿ qué altura tendría la columna?
8- ¿Cómo funciona un barómetro?
9-¿ Es constante el valor de la presión atmosférica?