Algo Sencillo

MECÁNICA DE SÓLIDOS Y DE FLUIDOS












DENSIDAD


Es el cociente entre la masa de una sustancia y su volumen: ρ = [pic] (Kg/m3)
La densidad del agua en el sistema cgs es 1 g/cm3
En unidades SI ρ =103kg/m3.
Como la densidad del agua varía con la temperatura, este valor se tiene a 4°C.
En litros (L): 1L=103 cm3=10-3 m3, la densidad del agua es 1 kg/L.
La densidad delaire es aproximadamente 1.3 kg/m3, aunque depende mucho de la altura.
La madera (de pino) 400 kg/m3.
Si la densidad de un objeto es mayor que la del agua, se hundirá en ella; si es menor, flotará.
La fracción de volumen del objeto que queda sumergida en cualquier líquido es igual al cociente entre la densidad del objeto y la densidad del líquido. Por ejemplo, la densidad del hielo esaproximadamente 0,92 g/cm3 y flota en el agua con el 92 por ciento aproximadamente de su volumen sumergido.
Densidad específica: cociente entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua, es decir, dividiéndola por 103 kg/m3. Es un número sin dimensiones. Para el aluminio es 2.7. La del hielo es 0.92. Los objetos que se hunden en el agua tienen valores comprendidos entre 1 y 22,5 (valor para elelemento mas denso, el osmio).
Las densidades de los gases son considerablemente menores que las de los líquidos o sólidos; por ejemplo, la densidad del agua es aproximadamente 800 veces mayor que la del aire en condiciones estándar. Las densidades de la mayor parte de los sólidos y líquidos son aproximadamente independientes de la temperatura y presión. En cambio, la densidad de un gas dependefuertemente de la presión y temperatura. Por tanto, se debe especificar la temperatura y presión cuando se den las densidades de los gases.


Ejemplo

Las dimensiones de un ladrillo de plomo son 5 X 10 X 20 cm. ¿Cuánto pesa?
El volumen del ladrillo es V = (5 cm)(10 cm)(20 cm) = 1000 cm3 = 10-3 m3
La densidad del plomo es 11.3.103 kg/m3. Por tanto, su masa es
m = ρ.V = (11.3.103kg/m3)(10-3m3)=11. kg
y su peso es
p = m.g = (11.3 kg)(9.81 N/kg) = 111 N


TENSIÓN Y DEFORMACIÓN

Un sólido no es un cuerpo rígido, puede doblarse y deformarse bajo la acción de fuerzas externas relativamente débiles. Los enlaces permiten pequeños desplazamientos devolviendo rápidamente los elementos de la red a su situación normal tan pronto como cesa la fuerza externa; la deformación, en estecaso, es elástica y desaparece. Es fácil de estudiar un caso especial, el de la extensión de un cable sometido a tracción. Resulta evidente que la variación de longitud Δλ aumenta con la fuerza aplicada F y con la longitud propia λ, y disminuye con la sección A del cable.
Como hemos comentado, si un objeto sólido se encuentra sujeto a fuerzas que tienden a alargarlo, deformarlo, o comprimirlo, laforma del objeto varía. Si el objeto recupera su forma original después de suprimir las fuerzas, se dice que el objeto es elástico. La mayoría de los cuerpos tienen un comportamiento elástico al verse sometidos a la acción de fuerzas, con tal de que estas no superen un cierto valor denominado límite elástico. Si las fuerzas son demasiado grandes, el objeto no recupera su forma original, sino quese deforma permanentemente.


En la figura se muestra una barra sólida sometida a una tracción de fuerza F ejercida hacia la derecha y de una fuerza igual pero opuesta hacia la izquierda. Estas fuerzas se distribuirán uniformemente a toda la sección recta de la barra. El cociente entre la fuerza F y el área A de la sección recta se denomina tensión de tracción:
Tensión = σ =[pic]
Lasfuerzas a que se ve sometida la barra tienden a deformarla. El cociente entre la variación de longitud experimentada por la barra y la longitud de la misma recibe el nombre de deformación ε:
[pic]
Si la tensión es proporcional a la deformación σ=E*ε se conoce con el nombre de ley de Hooke. (El comportamiento es el mismo que el de un muelle espiral para pequeños alargamientos.) El...