Por medio de la siguiente actividad recordaremos algunos conceptos muy importantes que se relacionan con los fluidos estáticos y dinámicos.
Los fluidosLos fluidos son medios materiales continuos formados por sustancias en las que existe una atracción débil entre sus partículas. Por eso, cambian de forma sin que se produzcan en su interior fuerzas que tiendan a restituir su configuración original (como sí ocurre en el caso de los sólidos deformables). Cuando hablamos de fluidos, estamos hablando de un estado de la materia ya sea líquido o gaseoso, porque en estos estados de la materia se puede observar muchas coincidencias en su comportamiento.
Líquidos y/o gasesSi la materia se encuentra en un estado LÍQUIDO, las moléculas estarán separadas, los espacios intermoleculares son mayores, por lo tanto la fuerza de cohesión es insignificante y como consecuencia en éste estado no se presenta una forma propia, sino que toma la forma del recipiente que los contiene. Si hablamos de GASES, la fuerza de cohesión es NULA, por lo tanto se puede explicar la razón por la cual estos tienden a ocupar un mayor volumen, por lo cual se expanden fácilmente.
Si la materia se encuentra en un estado SÓLIDO, todas sus moléculas estarán muy cerca unas de otras, fuertemente ligadas por una fuerza de cohesión, es decir que se encuentran adheridas, por lo tanto presentan un volumen propio y por ende una forma definida. Si la materia se encuentra en un estado LÍQUIDO, las moléculas estarán separadas, los espacios intermoleculares son mayores, por lo tanto la fuerza de cohesión es insignificante y como consecuencia en éste estado no se presenta una forma propia, sino que toma la forma del recipiente que los contiene. Si hablamos de GASES, la fuerza de cohesión es NULA, por lo tanto se puede explicar la razón por la cual estos tienden a ocupar un mayor volumen, por lo cual se expanden fácilmente.
La densidad se define como la cantidad de masa que se encuentra en un volumen dado de una sustancia; también como la relación existente entre la masa y el volumen. Llamaremos densidad de una sustancia a la razón existente entre la MASA de la sustancia y el VOLUMEN de esta, es decir: D = M/V Si tenemos una esfera de acero y una de corcho, ¿Qué pasará si a ambas las colocamos dentro de un fluido como el agua? ¿Quien será mas densa? La masa por unidad de volumen es una propiedad característica de cada cuerpo que nos permite diferenciarlo de otros; ésta característica es una constante que llamaremos DENSIDAD.
La PRESIÓN que ejerce un cuerpo, se puede decir que es la razón existente entre la FUERZA O PESO del cuerpo por unidad de ÁREA. esta fuerza es perpendicular a la superficie, es decir: P = F/A Si sobre una mesa se coloca un objeto pesado, el peso de ese cuerpo ejerce sobre la superficie de la mesa una cierta presión. Algunos ejemplos gráficos de la vida real donde se pueden ver las diferentes formas de hacer presión: Caminar en la NIEVE y acostarse sobre una cama de CLAVOS.
¿Qué es la presión?La presión es una magnitud física escalar representada con el símbolo p, que designa una proyección de fuerza ejercida de manera perpendicular sobre una superficie, por unidad de superficie. La presión relaciona una fuerza de acción continua y una superficie sobre la cual actúa, por lo cual se mide en el Sistema Internacional (SI) en pascales (Pa), equivalentes cada uno a un newton (N) de fuerza actuando sobre un metro cuadrado (m2) de superficie. La presión puede ser clasificada según los siguientes tipos: - Absoluta. Es la presión que se ejerce sobre un cuerpo por la acción de algún elemento, más la presión atmosférica que sufre (todos cuerpos en el planeta están sometidos a la presión atmosférica).
- Atmosférica. Es la presión que ejerce el conjunto de la masa de gases de la atmósfera sobre la superficie terrestre y sobre todo lo que repose sobre ella. A medida que uno asciende con respecto al nivel del mar (en un avión, o subiendo una montaña), la presión atmosférica disminuye ya que hay menos masa de aire sobre nosotros.
- Hidrostática o hidrodinámica. Es la presión experimentada por fluidos, tanto debido al peso del propio fluido en reposo (hidrostática), como en constante movimiento (hidrodinámica). Usualmente se calcula una presión media entre las dos.
En la atmósfera la presión disminuye rápidamente con la altura debido a que la cantidad de aire es menor al alejarnos de la superficie terrestre. Por lo tanto, al ir ascendiendo los valores medidos con un barómetro serán cada vez más pequeños. Este hecho es la base del funcionamiento de los altímetros usados para medir alturas en las ascensiones de montañas. Como la presión atmosférica se debe al peso del aire sobre un cierto punto de la superficie terrestre, es lógico suponer que cuanto más alto esté el punto, tanto menor será la presión, ya que también es menor la cantidad de aire que hay en su cima. La disminución que experimenta la presión con la altura no es directamente proporcional puesto que el aire es un fluido que puede comprimirse mucho, por lo que las masas de aire más próximas al suelo están comprimidas por el propio peso del aire de las capas superiores y son, por tanto, más densas.
Presión atmosféricaLa atmósfera ejerce, como cualquier otro fluido, una presión sobre los cuerpos que están en su interior. Esta presión es debida a las fuerzas de atracción entre la masa de la tierra y la masa de aire y se denomina Presión Atmosférica. La presión ejercida por la atmósfera se debe al peso (mg) de la misma y su valor es de 101.000 Pascales, que corresponde a la presión normal. Existen otras unidades para medir la presión y la equivalencia entre estas unidades son: 1 Atm = 101.000 Pa
La hidrostática o estática de fluidos es la parte de la física que se encarga del estudio de los fluidos en reposo. Se denominan fluidos a los cuerpos que no tienen forma propia, sino que se adaptan a la forma de la vasija que los contiene, por ejemplo los líquidos o gases. El principio de PASCAL dice que: ¨ Los fluidos (Líquidos y gases) transmiten la presión con igual intensidad en todos los sentidos¨. Este fluido debe estar en un recipiente cerrado. Una de las aplicaciones del principio de PASCAL es la prensa hidráulica que se parece al famoso ¨gato ¨ que se usa para levantar vehículos.
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Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes dice: ¨Todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un FLUIDO experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del fluido desalojado¨. El empuje es una fuerza vertical hacia arriba que experimenta todo cuerpo sumergido en un fluido.
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Principio de Arquímedes
Principio de ArquímedesAl aplicar el principio de Arquímedes, se debe tener en cuenta que: Flotar en física, significa Wa (peso aparente), es decir el peso en el fluido es igual al Empuje, lo que significa que el cuerpo está dentro del fluido. Wa = E Si el peso aparente Wa es mayor que el Empuje, entonces el cuerpo se hunde, es decir se va al fondo Wa > E. Si el peso aparente Wa es menor que el Empuje, entonces el cuerpo se queda en la superficie.
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