Variados

Mecánica de fluidos

Fluido: La materia puede presentarse en cuatro estados: Solido, liquido, gaseoso y plasma. En la superficie de la Tierra y su atmosfera solo se presentan los tres primeros estados, mientras que el plasma se encuentra en las estrellas o en el núcleo de los planetas a grandes temperaturas. También existen otros estados de la materia observables bajo condiciones extremas depresión y temperatura.

Los fluidos (los líquidos y los gases) se denominan así porque tienen la propiedad de cambiar de forma. Al estudio de los fluidos en equilibrio se le llama hidrostática.

Densidad: La densidad es una medida de cuanto material se encuentra comprimido en un espacio determinado. La densidad de un cuerpo es la razón de la masa respecto al volumen.
ρ=mv
ρ=densidad
m=masav=volumen

La unidad de densidad en el sistema internacional de unidades es el kg/m3. La densidad también se puede expresar en g/cm3, (1 g/cm3=1000kg/m3).
Cuando tratamos de diferenciar entre los estados de la materia, encontramos que los gases ocupan todo el volumen que los limita, mientras que los líquidos adoptan la forma del recipiente que los contiene.

Densidad de algunos materialesMaterial | Densidad g/cm3 |
Aluminio | 2,7 |
Acero | 7,8 |
Hierro | 7,9 |
Agua | 1 |
Agua de mar | 1,04 |
Hielo | 0,92 |
Aire | 0,0013 |
Dióxido de carbono | 0,002 |
Alcohol | 0.80 |
Mercurio | 13,6 |
oro | 19,30 |
plata | 10,50 |
Plomo | 11.35 |

Ejercicios propuestos

1) ¿Cuál es la densidad de un material que pesa 600N y ocupa un volumen de 50cm3?
2) ¿Cuál es elvolumen ocupado por 2kg de hierro?
3) ¿Cuál es la masa de 3m3 de aluminio?
4) Calcula la masa de una sustancia si tiene un volumen de 350 litros y una densidad de 1,22 kg/ m3
5) Si un objeto tiene una densidad de 320 kg/m3 y una masa de 10 toneladas, ¿Qué volumen tiene?

Presión: Cuando un cuerpo efectúa una fuerza F uniformemente distribuida sobre una superficie de área A la presióndebida a la fuerza sobre la superficie se define como la razón de la fuerza entre el área en la cual actúa:
P=FA
P=Presión
F=Fuerza perpendicular aplicada
A=Área
La presión en el sistema internacional de unidades se expresa en N/m2. Esta unidad se denomina Pascal (Pa).

Ejercicios propuestos

1) La aguja de una jeringa tiene un área de 0,03cm2. Si la presión que se hace al aplicar unainyección es de 2300Pa. ¿Con cuánta fuerza sale el líquido de la jeringa?
2) Un bloque de hierro con forma de ortoedro tiene 0.8m de alto, 0.4m ancho y 0.3m de largo descansa sobre una mesa. Determina:
a) la masa del bloque
b) La presión ejercida por el bloque sobre la mesa
3) Un ladrillo de 2kg de masa, tiene 20cm de largo, 10cm de ancho y 5cm de alto. Calcular la presión ejercida por el ladrillosobre la superficie de una mesa cuando está apoyado sobre la cara más pequeña.
4) Calcular la presión que aplica un esquiador de 70 kg de masa, sobre la nieve cuando calza unas botas de dimensiones 30cm×10cm y cuando se pone unos esquís de dimensiones 190cm×12cm.
5) Una señora de aproximadamente 50kg de masa, calza unos zapatos de tacón de radio 0,3cm. Calcular la presión ejercida sobre eltacón.

Presión en los líquidos

Presión en un Fluido: Es la presión que ejerce el fluido sobre cualquier cuerpo sumergido en él y sobre las paredes el recipiente que lo contiene. Cuando un cuerpo está sumergido en un fluido, la presión sobre él debida al fluido es proporcional a la densidad del fluido y a la profundidad a la que se encuentre dentro del fluido. Así, la presión ejercida por unfluido de densidad ρ a una profundidad h está dada por:
P=ρ∙g∙h
Donde g es la aceleración debida a la gravedad.
Esta igualdad recibe el nombre de ecuación fundamental de la hidrostática.

Ejemplo:
El tapón que cierra el sumidero de un depósito tiene forma circular , con un radio de 5cm y se encuentra a una profundidad de 3,5m. Calcula:
a) La presión que debido al agua soporta el tapón....