Presión hidrostática PDF

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FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS COORDINACIÓN DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA II PRÁCTICA: PRESIÓN HIDROSTÁTICA 1. OBJETIVO • • •

Comprender los conceptos de Presión Hidrostática Determinar experimentalmente la densidad relativa de los cuerpos Comprobar experimentalmente (SIMULACIÓN) la Presión Hidrostática

2. MATERIALES Y EQUIPO • Computador • Guía de laboratorio. • Simulador Phet Colorado: Bajo presión 1.1.19 (colorado.edu)

3. SISTEMA El sistema consta de un recipiente en el cual se puede verter diferentes fluidos (Nafta – Agua – Miel). La profundidad máxima del sistema es de 3 metros. Las variables que se pueden medir y/o determinar en el sistema son: La profundidad h, la presión absoluta, P abs. El sistema permite tener o no en cuenta la presión atmosférica. 4. MODELO TEÓRICO La presión en un punto es definida como la razón entre la fuerza aplicada, F, por unidad de área, A, es decir: 𝑷=

𝑭 𝑨

(1)

La presión puede ser expresada en unidades de: Pascal (N/m2), atmosferas, mmHg, torr, entre otras. Por otra parte, el principio fundamental de la hidrostática plantea que la presión en el interior de un fluido (denominada como presión hidrostática) es directamente proporcional tanto a la densidad del fluido, 𝝆, la profundidad dentro del sistema, 𝒉, y al valor de la aceleración de la gravedad, 𝒈, del lugar en el que se encuentre dicho fluido:

𝑷𝒉 = 𝝆𝒈𝒉

(2)

Si, además, tenemos en cuenta la presión atmosférica, 𝑃𝑎𝑡𝑚 , la presión neta, total o absoluta de un punto dentro de un fluido tomaría la forma: 𝑷𝒂𝒃𝒔 = 𝑷𝒂𝒕𝒎 + 𝝆𝒈𝒉 (3) 𝑷 𝒂𝒕𝒎

𝑷𝒂𝒃𝒔 = 𝑷𝒂𝒕𝒎 + 𝝆𝒈𝒉

Figura 1. Representación esquemática de la presión absoluta en un punto dentro de un fluido

5. DISEÑO EXPERIMENTAL •

Ingrese al simulador de Phet colorado: Bajo presión 1.1.19 (colorado.edu)

•

Active la regla, cuadrícula y el manómetro (medidor de presión)

•

En cada caso llenar el sistema usando: nafta – Agua - Miel

•

Usando el barómetro, mida, en cada caso, la presión absoluta cada 0.2 metros de profundidad y registre los valores en la siguiente tabla.

Profundidad (m)

Agua Presión (kPa)

Nafta Presión (kPa)

Miel Presión (kPa)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 6. Cálculos y Análisis de resultados

6.1 Represente en un mismo gráfico la variación de la presión con la profundidad (P vs y) para cada líquido. 6.2 Determine la función de correlación de las variables del sistema. 6.3 Usando el valor de la pendiente hallada en el punto anterior, calcule el valor de la densidad de cada fluido (agua – Nafta – Miel) 6.4 Determine el error relativo porcentual de las densidades calculadas en la experiencia, (investigar los valores aceptados para la densidad de cada fluido) 6.5 ¿Qué significado físico tiene el intercepto de la gráfica en cada caso?

6.6 ¿Qué relación existe entre la densidad del fluido con respecto a la variación de la presión? 6.7 Compara los valores de la presión para cada uno de los fluidos a una misma profundidad. ¿Qué puedes decir al respecto? 6.8 Si se cambiara la forma del recipiente donde se encuentra contenido el fluido cambiarían los resultados de la presión obtenidos en la tabla 1. Explique

7. Conclusiones. Elabore las conclusiones obtenidas de la experiencia.

REFERENCIAS [1] Serway, Raimond. “Física”, tomo I, 3a. edición; [2] Sears - Semansky, “Física”, 1a. edición, 6a. reimpresión 1975 Pág....