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Fsica
para Arquitectura
Esttica de fluidos
Densidad y presin. Presin atmosfrica.
Principio de pascal. Aplicaciones.Principio de Arqumedes.
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Al finalizar la sesin el estudiante
determina magnitudes fsicasinvolucradas en los fluidos
(densidad, presin) y en prensas
hidrulicas.
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Logros de la sesin
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Definicin de fluidos.
Definicin de densidad.
Definicin de Presin,presin de fluidos y presinabsoluta.
Presentacin y explicacindel principio de Pascal yPrensa hidrulica
Resolucin de ejercicios de la
prctica dirigida
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Gua de clase
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21/11/2013 Y. Milachay, S. Tinoco, J. Moy 4
Videos
http://www.youtube.com/watch?v=9ZoEucNRm3w&feature=fvsr
http://www.youtube.com/watch?v=0br2Gm-ep2M&feature=related
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Fluidos Fluido: Cualquier sustancia que puede
fluir, lquidos o gases. stos secaracterizan por tener densidad y presin.
Esttica de fluidos: Estudio de losfluidos en reposo.
Densidad
La densidad define como la masa por
unidad de volumen.
La unidad de medida de la densidad en el
SI esel kg/m3.
1,00x103kg/m3= 1,00 g/cm3
V
m
Sustancia Densidad (kg/m3)
Aire 1,20
Helio 0,18
Hidrgeno 0,09
Agua dulce 1 000
Hielo 917Agua salada 1 030
Alcohol 806
Madera 373
Aluminio 2 700
Cobre 8 920
Hierro, Acero 7 800
Plomo 11 300
Oro 19 300
Mercurio 13 600
Tabla 1.Densidades de algunas
sustancias comunes
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Presin La fuerza ejercida por unidad de superficie
es la presin. La presin es una cantidadescalar que cuantifica la fuerzaperpendicular a una superficie.
Si una fuerza perpendicular de mdulo Facta sobre una superficie A, la presin enese punto es:
La unidad en el SI de la presin eselpascal(Pa), donde:
1 Pa =1 N/m2
Otras unidades de presin:
1 atm = 1,013 x 105Pa
1 atm = 760 torr1 mm de Hg = 1 torr
1 lb/in2 (psi) = 6,90 x 103Pa
1 bar = 105Pa
FpA
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Presin atmosfrica La presin atmosfrica es la presin
ejercida por la masa de aire que seencuentra directamente encima delrea en consideracin.
La presin de una atmsfera es igual alpeso que una columna de mercurio de76,0 cmde altura que ejerce sobre un
cm.
La presin atmosfrica al nivel de mares:
1,013 x105Pa = 1 atm = 14,7 psi
La presin atmosfrica vara con elclima y con la altura.
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Presin en un fluido Un lquido en reposo con densidad
uniforme y ubicado en una regin con gconstante.
Si determinamos el peso de la columnade fluido mostrada en la figura,
Si se toma en cuenta que la presin xrea es igual a la fuerza,
P = P0 + g h
F ghA
0p p gh
presin absoluta o total
Presin atmosfrica
Presin solo del liquido
(hidrosttica)
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Lapresin manomtrica, es el excesode presin ms all de la presinatmosfrica.
La presin que se mide con relacincon el vaco perfecto se conoce con elnombre depresin absoluta.
pabsoluta
= patmosfrica
+ pmanomtrica
Vasos comunicantes
La presin en la parte superior de cadacolumna de fluido es igual ap0(presinatmosfrica).
La presin slo depende de la altura,pero no de la forma del recipiente.
Presin absoluta y manomtrica Todos los puntos a una misma
profundidad y mismo liquido seencuentran a la misma presin, sinimportar la forma del recipiente:
p1= p2= p3= p4
1 2 3 4
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Determinacin de la lnea de nivel
Cuando se quiere obtener un punto que est ala misma que otro se recurre al principio de
los vasos comunicantes.
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Principio de Pascal Todo cambio de presin en un punto de un fluido incompresible dentro de un recipiente se
transmite ntegramente a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.
Aplicaciones del principio de Pascal
Prensa hidrulica
En el pistn pequeo se aplica una fuerza F1, la presin producida se transmite atodos los puntos del lquido, por lo que en el pistn grande la fuerza que se ejercehacia arriba es:F2.
2
2 1
1
AF F
A
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Principio de Pascal
Se aplica una pequea
fuerza en este lado
Presin p debida a F1transmitida por todo el fluido
La presin en este lado acta sobre un
rea mayor y produce mayor fuerza
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Problemas Cunto vale la fuerza ejercida sobre la muestra de la figura en al prensa hidrulica
mostrada?
Un elevador hidrulico de un taller tiene dos pistones: uno pequeo con reatransversal de 4,00 cm2y otro grande de 250 cm2. Si el elevador se dise para levantarun auto de 3 500 kg, qu fuerza mnima debe aplicarse al pistn pequeo?
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Muchas gracias
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