Informe de laboratorio Presión hidrostatica PDF

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Warning: TT: undefined function: 32 Universidad del AtlánticoLaboratorio de Física IIPRESION HIDROSTATICAOscar Gómez Profesor: Aldemar José De Moya Camacho. 10-08- Laboratorio de Física calor-ondas, Universidad del Atlántico, BarranquillaResumenEn esta experiencia de laboratorio se midió los cambios...

Description

Universidad del Atlántico

Laboratorio de Física II

PRESION HIDROSTATICA

Oscar Gómez Profesor: Aldemar José De Moya Camacho. 10-08-2020 Laboratorio de Física calor-ondas, Universidad del Atlántico, Barranquilla

1. Introducción.

Resumen En esta experiencia de laboratorio se midió los cambios en la presión en función de la profundidad en un fluido, la relación con dicha profundidad y la densidad del fluido en el cual se sumergió el manómetro.

Palabras

clave:

Profundidad,

presión, densidad.

Abstract This laboratory experience measured changes in pressure based on depth in a fluid, the ratio to that depth, and the density of the fluid in which the pressure gauge was submerged

Key

words:

density.

Depth,

pressure,

La presión que experimenta un objeto dentro de un fluido será siempre mayor entre más profundo se está, así como la presión atmosférica es mayor a nivel del mar por estar más “profundo” en la atmosfera, ya que el aire también es un fluido. con esta práctica se quería comprobar con ayuda de un simulador como la presión dentro de los fluidos variaba, y también como lo hacía en relación a la densidad de dicho fluido, además se quería ver si existía otro factor que hacía que la presión hidrostática variara.

2. Fundamentos teóricos. La presión se define como la fuerza aplicada de forma perpendicular por una unidad específica de área, así que se calcula como el cociente de estas dos magnitudes.

𝑝=

𝐹 (1) 𝐴

Y viene dada en el sistema internacional en pascales (Pa) que es equivale a un newton por metro cuadrado (N/m2). Dentro de los fluidos su propio peso está generando fuerza dentro de este, dichas fuerzas generan una presión sobre la superficie, el fondo y los bordes del recipiente donde se encuentre el fluido, así como sobre cualquier objeto sumergido dentro de este. La presión generada por dicha fuerza es la presión hidrostática y se calcula con la siguiente expresión. 𝒑 = 𝑷𝟎 + 𝝆𝒈𝒉 (𝟐) Donde P0 corresponde a la presión que ejerce la atmosfera sobre el fluido, 𝜌 es la densidad y h la altura o profundidad a la que se encuentre.

3. Desarrollo experimental. Para la ejecución de esta experiencia se utilizó un simulador virtual, con el cual se pudo medir las distintas presiones con ayuda de un manómetro.

Para este experimento se usaron 3 fluidos diferentes, Agua, Miel y Gasolina. Lo primero que se hizo fue llenar hasta el tope el recipiente para que el nivel del fluido coincidiera con el del suelo, después se midió la presión con ayuda del manómetro justo por encima de la superficie de los diferentes fluidos para tomar una referencia inicial. Finalmente se sumergió la regla dentro del fluido y para poder saber a qué profundidad se medirían las presiones. Se midieron las presiones en los 3 fluidos cada 20 cm o 0.2 m hasta llegar a la profundidad máxima de 3m.

4. Cálculos y resultados.

análisis

de

Lo primero a tener en cuenta para analizar los resultados arrojados por este experimento son las distintas densidades de los fluidos. Estas son de: 𝑘𝑔 𝐴𝑔𝑢𝑎: 1000 ⁄ 𝑚3 𝑘𝑔 𝑀𝑖𝑒𝑙: 1420 ⁄𝑚3 𝑘𝑔 𝐺𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎: 700 ⁄𝑚3 Estas diferencias de densidad harán cambios significativos en las presiones tomadas, ya que como se observa en la ecuación (2) la presión hidrostática es directamente proporcional a la densidad del fluido

Agua Presion [kPa] 101,325 103,3 105,4 107,4 109,4 111,1 113,0 115,1 117,0 119,0 121,1 122,8 124,9 126,8 128,8

Profundidad [m] 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8

Miel

Gasolina

Presión [kPa]

Presión [kPa]

101,325 104,0 106,9 109,6 112,6 115,3 118,0 121,1 123,5 126,3 129,3 131,9 134,6 137,7 140,1

101,325 102,7 104,1 105,5 106,9 108,3 109,7 110,9 112,3 113,7 115,2 116,5 117,7 119,1 120,5

Como podemos apreciar en la tabla de resultados las mayores presiones a una misma profundidad las podemos encontrar en la miel, puesto que es el fluido más denso y las más bajas en la gasolina. Para el caso del agua tenemos lo siguiente:

Agua 135

PRESIÓN (MPA)

130

y = 9,8024x + 101,48 R² = 0,9999

125 120 115 110 105 100 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

PROFUNDIDAD (M)

Viendo la ecuación del grafico la pendiente de este es de 9,8024 y teniendo en cuenta que estamos trabajando en mega pascales y que está pendiente representa la densidad del fluido podemos afirmar que es de 980,24 kg/m3.

Gasolina 125

PRESIÓN (MPA)

120

y = 6,8362x + 101,38 R² = 0,9998

115 110 105 100 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

PROFUNDIDAD (M)

Al ver la ecuación del grafico la pendiente de este es de 6,8362 y teniendo en cuenta que estamos trabajando en mega pascales y que está pendiente representa la densidad del fluido podemos afirmar que es de 683,62 kg/m3.

Miel

PRESIÓN (MPA)

150 145 140 135 130

y = 13,902x + 101,35 R² = 0,9999

125 120 115 110 105 100 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

PROFUNDIDAD (M)

Al ver la ecuación del grafico la pendiente de este es de 13,902 y teniendo en cuenta que estamos trabajando en mega pascales y que está pendiente representa la densidad del fluido podemos afirmar que es de 1390,2 kg/m3.

Comparacion de graficos

PRESION (MPA)

150 145 140 135 130 125 120

Agua Miel

115 110 105

Gasolina

100 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

PROFUNDIDAD (M)

Ya que la presión evidentemente cambia con la profundidad, si se comparan las distintas presiones para los 3 fluidos se observa que estas son un poco similares a bajas profundidades, pero conforme se va incrementando la profundidad se hace evidente que hay un cambio significativo en las presiones de estos 3. Las densidades afectan a la presión hidrostática, ya que estos mantienen una relación directamente proporcional como lo podemos apreciar en las gráficas. La forma del recipiente no tiene ninguna incidencia en la presión hidrostática que se puede medir dentro de estos, ya que esta solo dependerá de la profundidad y de la densidad. La presión es la misma para cualquier punto del fluido siempre y cuando estén situados a la misma profundidad, solo si se aumenta o disminuye la profundidad dentro de un mismo fluido la presión hidrostática variara.

Los errores para los valores de densidad de cada uno de los fluidos son de:

intercepto de la gráfica con el eje de las y corresponderá a la presión atmosférica.

𝐸𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1.976% 𝐸𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 = 2.34%

5. Conclusiones.

𝐸𝑚𝑖𝑒𝑙 = 2.1%

Luego de haber completado el experimento podemos afirmar con certeza que la presión hidrostática dentro de un fluido solo dependerá de la densidad del fluido y la profundidad

Dado que la ecuación de la presión hidrostática corresponde a una ecuación lineal del tipo y=mx+b, el

a la que se encuentre sumergido, por esta razón las cabinas de los aviones deben ser presurizadas y herméticas, puesto que la presión fuera de estos es mucho menor debido a la altitud a la que estos se encuentran.

Roger A. física universitaria. vol. 1. décimo primera edición pearson educación, méxico, 2004.

Bibliografía.

Raymond A. Serway y John W. Jewett, Jr. Física para ciencias e ingeniería Volumen 1. Séptima edición, mexico 2008

Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D. y Freedman,

https://phet.colorado.edu/es/simulatio n/legacy/fluid-pressure-and-flow...