Practica 5 - Práctica 5 laboratorio de fisica 2 PDF

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LABORATORIO DE FISICA IIPRACTICA N°5 “ESTUDIO Y CARACTERIZACIÓNDE LOS FLUIDOS EN REPOSO”ALUMNO: Carrión Bojórquez VeronicaMATRICULA: 1802381HORA: M3-M4 CARRERA: IMTCBRIGADA: 402PROFESOR: MC. Amelia González CantúENERO – JUNIO 2020MIERCOLES 27 DE MAYO DEL 2020CUIDAD UNIVERSITARIA, SAN NICOLAS DE LOS ...

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

HIPOTESIS Entre más sea la profundidad mayor será la presión sobre el objeto sumergido. Los cuerpos que flotan en el agua se deben a que son más ligeros que el líquido, si se hunden es porque son más pesados.

MARCO TEORICO La materia se clasifica en tres estados: solido, líquido y gaseoso. Un fluido es parte de un estado de la materia la cual no tiene un volumen definido, sino que se adopta a la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos tienen la capacidad de fluir, pueden ser trasvasada de un recipiente a otro, cambiando así su forma. La rama de la física estudia los fluidos, recibiendo el nombre de mecánica de los fluidos la cual a su vez tiene dos clasificaciones: hidrostática e hidrodinámica. La hidrostática es el estudio de los fluidos en estado de equilibrio, es decir, sin que exista fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el Principio de Arquímedes. Pascal Si aplicamos una presión extra a cualquier punto de un fluido en reposo, esta presión se transmitirá exactamente igual a todos los puntos del fluido Ejemplo: si presionamos con las manos la superficie de un globo, cualquier punto experimentara la misma presión. Arquímedes Afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. Esta explicación consta de dos partes: 1. Estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido. 2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensión.

Porción del fluido en equilibrio con el resto del fluido. Las fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, donde p es solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie. Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio , la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje. De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple Empuje=peso=rf·gV El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido rf por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción V. Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la misma y actúa en el mismo punto, denominado centro de empuje. Lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje. Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto. En los casos más simples, supondremos que el sólido y el fluido son homogéneos y por tanto, coinciden el centro de masa del cuerpo con el centro de empuje.

DATOS Y OPERACIONES #PRIMERA PARTE El principio de Pascal (ley de Pascal) establece que un cambio en la presión de un fluido confinado en cualquiera de sus puntos es transmitido sin alteración a

todos los demás puntos dentro del fluido. Este principio fue descubierto por el científico francés Blaise Pascal (1623 – 1662). Debido a la trascendencia de los aportes hechos por Pascal a la ciencia, se ha nombrado en su honor la unidad de presión en el Sistema Internacional. Para comprobar su principio, Pascal ideó una demostración bastante contundente. Tomó una esfera hueca y horadada en varios sitios, puso tapones en todos los agujeros menos en uno, por el cual la llenó de agua. En este colocó una jeringa provista de un émbolo. Al aumentar suficientemente la presión en el émbolo, los tapones salen disparados al mismo tiempo, porque la presión se transmite por igual a todos los puntos del fluido y en todas las direcciones, demostrando así la ley de Pascal. Explicación del principio de Pascal El siguiente experimento es bastante simple: se llena un tubo en U con agua y se le colocan tapones en cada extremo que puedan deslizarse suave y fácilmente, a modo de pistones. Se hace presión contra el pistón izquierdo hundiéndolo un poco y se observa que el de la derecha sube, empujado por el fluido. Esto sucede porque la presión se transmite sin disminución alguna a todo punto del fluido, incluyendo los que están en contacto con el pistón de la derecha. Líquidos como agua o aceite son incompresibles pero a la vez las moléculas tienen suficiente libertad de movimiento, lo cual hace posible que la presión se distribuya sobre el pistón derecho. Gracias a ello, el pistón derecho recibe una fuerza que es exactamente igual en magnitud y dirección a la que se aplicó a la izquierda, pero de sentido opuesto. La presión en un fluido estático es independiente de la forma del recipiente. Se demostrará enseguida que la presión varía linealmente con la profundidad y el principio de Pascal es consecuencia de ello. Una alteración de la presión en cualquier punto hace que la presión en otro punto se altere en la misma cantidad. De lo contrario existiría una presión extra que haría fluir el líquido.

La relación entre la presión y la profundidad Un fluido en reposo ejerce una fuerza sobre las paredes del recipiente que lo contiene e igualmente sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. En el experimento de la jeringa de Pascal se ve que los chorritos de agua salen perpendicularmente a la esfera. Los fluidos reparten la fuerza perpendicularmente en la superficie sobre la que actúa, por eso es conveniente introducir el concepto de presión media Pm como la fuerza perpendicular ejercida F⊥ por área A, cuya unidad SI es el pascal: Pm = F⊥ / A La presión aumenta con la profundidad. Se puede ver aislando una pequeña porción de fluido en equilibrio estático y aplicando la segunda ley de Newton: Las fuerzas horizontales se cancelan por pares, pero en la dirección vertical las fuerzas se agrupan así: ∑Fy = F2 – F1 – mg = 0 → F2 – F1 = mg Expresando la masa en términos de la densidad ρ= masa /volumen: P2.A- P1.A = ρ x volumen x g El volumen de la porción de fluido es el producto A x h: A.(P2 – P1) = ρ x A x h x g ΔP = ρ.g.h Teorema fundamental de la hidrostática Aplicaciones El principio de Pascal se ha utilizado para construir numerosos dispositivos que multiplican la fuerza y facilitan labores como levantar pesos, estampar sobre metal o prensar objetos. Entre ellos se destacan: -La prensa hidráulica

-El sistema de frenos de los automóviles -Palas y brazos mecánicos -El gato hidráulico -Grúas y ascensores A continuación, veamos cómo el principio de Pascal hace que las fuerzas pequeñas se transformen en fuerzas grandes para realizar todos estos trabajos. La prensa hidráulica es el ejemplo más característico y será analizado a continuación. La prensa hidráulica Para construir una prensa hidráulica se toma el mismo dispositivo de la figura 3, es decir un recipiente en forma de U, del cual ya sabemos que de un pistón al otro se transmite la misma fuerza. La diferencia será el tamaño de los pistones y esto es lo que hace funcionar al dispositivo. La siguiente figura muestra el principio de Pascal en acción. La presión es la misma en todos los puntos del fluido, tanto en el pistón pequeño como en el grande: p = F1 / S1 = F2 / S2 La magnitud de la fuerza que se transmite al pistón grande es: F2 = (S2 / S1). F1 Como S2 > S1, resulta en F2 > F1, por lo tanto la fuerza de salida se ha multiplicado en el factor dado por el cociente entre las áreas. #SEGUNDA PARTE

CONCLUSION

La hipótesis fue correcta entre mayor fuera el objeto sumergido en nuestro recipiente, sería mayor la presión que se le ejercía. PREGUNTAS 

Explicar por qué los buzos necesitan aire a presión para poder respirar cuando están sumergidos en el agua. R= Al descender la presión aumentará y ello afectará los gases disminuyendo el volumen de ellos y esto se debe a que como observamos en la práctica a mayor profundidad mayor presión.



¿A qué es igual la fuerza de empuje que se ejerce sobre un cuerpo sumergido en un fluido en reposo? R= El volumen de agua desplazado debido al peso.



¿De qué depende la fuerza de empuje sobre un cuerpo? R= Depende del volumen de líquido desalojado por el cuerpo y la densidad del líquido



¿Qué podría hacer para aumentar el valor de la fuerza de empuje? R= el volumen del cuerpo



Explicar por qué un barco de acero flota en el agua mientras que una placa del mismo material se hunde. ¿Qué propone hacer con la placa para que flote? R= porque desplazan una mayor cantidad de líquido por la forma que tienen en la parte de abajo eso ayuda a que no se hundan, en la placa eso se podría hacer una diseño parecido al de los barcos.

REFERENCIAS http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm https://laurenttllz.wordpress.com/primer-corte/fluidos/fluidos-en-reposo/ https://es.slideshare.net/angelica_ma_cc/fluidos-en-reposo https://www.fisicalab.com/apartado/principio-de-arquimedes https://www.lifeder.com/principio-de-pascal https://www.ifa.uv.cl/~jura/Fisica_I/semana_XIII_1.pdf https://prezi.com/0tnh_f-oupl1/principio-de-pascal-definicion-explicacion-ydemostracion/ HIPOTESIS 6

LAS VELOCIDADES DE UN FLUIDO EN MOVIMIENTO SERAN MUY DIFERENTES DEPENDIENDO DEL AREA EN EL QUE SE MUEVA, SI ES UN AREA GRANDE TENDRA UNA MAYOR VELOCIDAD COMPARADO CON UN AREA PEQUEÑA HIPOTESIS 7 LAS VELOCIDADES DE LOS FLUIDOS VARIARAN DEPENDIENDO DE LA DENSIDAD DEL FLUIDO, DEL AREA Y DE LAS PRESIONES....