lab 2 fluidos


PRESION HIDROSTATICA EN SUPERFICIES SUMERGIDAS

1. OBJETIVOS
a) Determinar experimentalmente la magnitud de la fuerza de presión hidrostática que actua sobre una superficie plana sumergida.
b) Estimar el porcentaje de error con respecto a la fuerza resultante teórica.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO
HIDROSTATICA
La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos enestado de equilibrio, es decir, sin que existan 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.

PRINCIPIO DE PASCAL

Nos dice que toda presión aplicada a un fluido confinado se transmite sin reducción a todos los puntos del fluido y a las paredes del depósito que lo contiene.Podemos decir que aparentemente los líquidos no son compresibles, si lo son ya que si se aplica una ligera presión a un líquido está se propaga en ondas a la velocidad del sonido. Con este principio se puede utilizar LA PRENSA HIDRÁULICA; este aparato está formado de un recipiente lleno de un líquido con dos émbolos que tengan área diferente, de acuerdo al principio de pascal, las dos presionesejercidas deben de ser iguales.
Se deduce que si ejerce una fuerza pequeña en el émbolo pequeño, en el grande tendremos una fuerza grande, siendo mayor ésta diferencia a medida que aumenta la diferencia entre tamaño de los émbolos.









PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Cuando se quiere sumergir un objeto se siente como el agua lo empuja de regreso con una gran fuerza hacia arriba, esto se denominafuerza de flotación, esto existe porque la presión del fluido es más grande a mayor profundidad. El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente. “Todo cuerpo en contacto con un fluido en equilibrio experimenta una fuerza vertical dirigida de abajohacia arriba e igual al peso del volumen del fluido desplazado”

TENSION SUPERFICIAL
La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales de la superficie. La tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficialessituadas en los lados opuestos que la línea ejerce una sobre otra.

BAROMETRO
En 1644 Evangelista Torricelli realizó un experimento para demostrar la existencia de la presión atmosférica, tomó un tubo de vidrio de un metro, cerrado por un extremo, lo lleno de mercurio y lo invirtió en una cubeta donde tenía también mercurio. Observo que en lugar de que saliera todo el mercurio, quedó en el interiordel tubo una columna de líquido cuya altura era aproximadamente de 76 cm.


EMPUJE

El empuje es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de Newton. Cuando un sistema expele o acelera masa en una dirección (acción), la masa acelerada causará una fuerza igual en sentido opuesto (reacción).
Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada por un sistema seacelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleración a experimentada por la masa:

F = -m·a


FUERZA HIDROSTATICA SOBRE SUPERFICIES PLANAS HORIZONTALES

En la figura se muestra una superficie plana horizontal de espesor despreciable, sumergido a una profundidad “h” constante en un fluido de densidad constante.


Cálculo de la Fuerza Resultante:
La fuerza total que ejerce ellíquido sobre la superficie plana se obtiene integrando la presión sobre el área:


Reemplazando se tiene:

Entonces:

Donde:
“A” es el área total de la superficie sumergida .Cuando la presión atmosférica actúa sobre ambos lados de la placa, entonces esta se cancela, y la fuerza
resultante es:



3. RELACION DE MATERIALES EQUIPOS E INSTRUMENTOS
a) El equipo básico tiene la forma de un segmento de...