M@RFISIK 20.17

Desde el MARFISU, 50 años, compartiendo experiencias con la Fisica y un poco mas…

Hidromecánica

Conceptos Fundamentales

  1.  Hidromecánica : Hidrostática,  Hidrodinámica, Neumática, Aerodinámica  e Hidráulica  

  2. Fluidos: Líquidos   y gases     

  3. Densidad: Peso específico  y Densidad relativa   

  4. Presión: en sólidos, en líquidos y en gases.  

  5. Principio de pascal

  6. Principio de Arquímedes.  Peso ap arente  y Condición de flotabilidad          

  7. Ecuación de la  Continuidad        

  8. Principio de Bernoulli

Logro

  1. Explicar el comportamiento de fluidos en reposo y en movimiento

1. HIDROMECANICA -MECÁNICA DE FLUIDOS: parte de la física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química, civil e industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía.

NEUMATICA. Particulariza la hidrostatica y la hidrodinamica al estudio de los gases.

LA AERODINÁMICA, o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad.

Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas. LA HIDRÁULICA estudia la utilización en ingeniería de la presión del agua o del aceite.

FLUIDOS: se entiende por fluido todo cuerpo cuyas moléculas tienen entre sí poca coherencia y toma siempre la forma del recipiente donde está contenido. Dentro de esta definición los fluidos se consideran a la materia en estado líquido y gaseoso.

En un líquido, las moléculas están separadas y la fuerza de cohesión es más pequeña que en los sólidos, por esta razón los líquidos mantienen su volumen y toman la forma del recipiente que lo contiene.

En una gas  la distancia entre las moléculas es muy grande comparadas con su tamaño, las fuerzas de atracción son muy pequeñas, por eso el gas no tiene forma ni volumen propios y toman los del recipiente que lo contiene

LA HIDROSTÁTICA es la parte de la Física que estudia los fluidos en estado de equilibrio. Se alude a un estado de equilibrio, porque los fluidos en aparente estado de reposo en realidad están sujetos .Cuando un cuerpo se encuentra apoyando totalmente su peso sobre una superficie, el peso se reparte en forma equivalente sobre toda esa superficie.

LA AERODINÁMICA, rama de la mecánica de fluidos que se ocupa del movimiento del aire y otros fluidos gaseosos, y de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos que se mueven en dichos fluidos. Algunos ejemplos del ámbito de la aerodinámica son el movimiento de un avión a través del aire, las fuerzas que el viento ejerce sobre una estructura o el funcionamiento de un molino de viento.

3. La Densidad de los cuerpos

Los cuerpos difieren por lo general en su masa y en su volumen. Estos dos atributos físicos varían de un cuerpo a otro, de modo que si consideramos cuerpos de la misma naturaleza, cuanto mayor es el volumen, mayor es la masa del cuerpo considerado. No obstante, existe algo característico del tipo de materia que compone al cuerpo en cuestión y que explica el porqué dos cuerpos de sustancias diferentes que ocupan el mismo volumen no tienen la misma masa o viceversa.

Aun cuando para cualquier sustancia la masa y el volumen son directamente proporcionales, la relación de proporcionalidad es diferente para cada sustancia. Es precisamente la constante de proporcionalidad de esa relación la que se conoce por densidad y se representa por la letra griega ρ, RHO.

m = k · V     es decir:        mρ · V       Despejando ρ de la anterior ecuación resulta:     ρ = m / V

Ecuación que facilita la definición de ρ  y también su significado físico.

La densidad ρ  de una sustancia es la masa que corresponde a un volumen unidad de dicha sustancia. Su unidad en el SI es el cociente entre la unidad de masa y la del volumen, es decir kg/ m3 . También se usa g/cm3

1 g/cm3 = 1 g/cm3 x 1 Kg/1.000 g  x  1.000.000 cm3/1m3= 1000 Kg/m3

A diferencia de la masa o el volumen, que dependen de cada objeto, su cociente depende solamente del tipo de material de que está constituido y no de la forma ni del tamaño de aquél. Se dice por ello que la densidad es una propiedad o atributo característico de cada sustancia. En los sólidos la densidad es aproximadamente constante, pero en los líquidos, y particularmente en los gases, varía con las condiciones de medida. Así en el caso de los líquidos se suele especificar la temperatura a la que se refiere el valor dado para la densidad y en el caso de los gases se ha de indicar, junto con dicho valor, la presión.

La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de densidad mayor que el agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen; éste se puede calcular a través del cálculo si el objeto tiene forma geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo la diferencia de altura que alcanza el líquido. La densidad es el resultado de dividir la masa por el volumen. Para medir la densidad de líquidos se utiliza el DENSÍMETRO, que proporciona una lectura directa de la densidad.

Copia esta tabla en tu cuaderno de Fisica

PESO ESPECÍFICO.

Un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro más grande es también mucho más denso. Esto es debido a la relación  P = m · g  existente entre masa y peso. No obstante, para referirse al peso por unidad de volumen la física ha introducido el concepto de peso específico peque se define como el cociente entre el peso P de un cuerpo y su volumen:

Pe = Peso / Volumen = m.g / V = ρ .g ,  siendo g la aceleración de la gravedad.

La unidad del peso específico en el SI es el   N / m3    o    N · m-3.

Primera Actividad . ¿Cómo hallamos la densidad de los cuerpos?

a. Ingresa a la siguiente página Web “La masa y sus medidas”  realiza las actividades interactivas de la MASA, el PROBLEMA, el VOLUMEN, la DENSIDAD y la TEMPERATURA.  Responde las preguntas en tu cuaderno de Física.

b. Realiza la evaluación sobre las medidas de las masas, dando clic en el siguiente link: AQUI.

c. Da un clic en la siguiente imágen, realiza las actividades propuestas. Responde las preguntas en tu cuaderno de Física.

d. Después de haber realizado las actividades anteriores, usa las destrezas que has desarrollado  para resolver los problemas siguientes

1. ¿Qué volumen ocupa,   a) 54 g de agua?    b) 58 g de oro?     c) 46 g de hierro?         d) 5 Kg de hierro?         e) 12 Kg de aluminio?

2. ¿Cuál es la masa de,  a) una corona de oro de 20 cm3?   b) una esfera de hierro 30 cm3?                                 c) un cilindro de mármol de 20 cm3?       d) un cilindro en cobre de 2 m3    e) un cilindro en aluminio de 5 m3?

3. ¿Cuál es la densidad de un material que pesa 500 N y ocupa un volumen de 20 m3?

EXAMINATE (Física Conceptual de PAUL G HEWITT)

Copia  y responde estas preguntas en tu cuaderno, luego compara tus respuesta con las dadas por el autor del texto.

1 Cuando el agua se congela, se dilata. ¿Qué indica eso a cerca de la densidad del hielo en comparación con la densidad del agua?

2. ¿Qué pesa más: un litro de hielo o un litro de agua?

3. ¿Qué tiene mayor densidad: 100 kg de plomo o 1,000 kg de aluminio?

4. ¿Cuál es la densidad de 1,000 kg de agua?

5. ¿Cuál es el volumen de 1,000 kg de agua?

C O M P R U E B A   T U S    R E S P U E S T A S

1.  El hielo es menos denso que el agua (ya que tiene más volumen con la misma masa), lo cual explica por qué el hielo flota en el agua.

2. ¡No digas que pesan lo mismo! Un litro de agua pesa más. Si está congelada, su volumen es más que un litro; quítale esa parte para que tenga el mismo tamaño que el litro original, y seguramente pesará menos.

3. La densidad es una relación de masa y volumen (o de peso y volumen), y esa relación es mayor para cualquier cantidad de plomo que para cualquier cantidad de aluminio. Consulta la tabla de densidad.

4. La densidad de cualquier cantidad de agua es 1,000 kg/m (o 1 g/cm3).

5. El volumen de 1,000 kg de agua es 1 m3

 

4. Presión: en sólidos, en líquidos y en gases.

¿Qué tanto sabes del tema?

Contesta las siguientes preguntas para conocer los conceptos previos que tienes sobre este tema, dando clic en la siguiente imagen:

presión

 

Relaciona conceptos y Haces comparaciones  y diferencias

  1. ¿Qué le ocurre a la densidad de un trozo de madera uniforme cuando lo cortamos en cuatro partes iguales?

  2. ¿Cuál es la diferencia entre presión  y  fuerza?

  3. Explicar por qué las personas que caminan sobre la nieve utilizan raquetas de gran área en los zapatos.

  4. Explica qué relación existe entre la presión de un líquido y su densidad, y entre la presión del líquido y su profundidad.

  5. Si un submarino navega en agua dulce, ¿experimentaría una presión mayor o menor que cuando lo hace en agua salada a la misma profundidad?

  6. Si un bañista nada a cierta profundidad y luego se sumerge al doble de dicha profundidad, entonces ¿Qué pasa con la presión que soporta sus oídos?

Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo deformable, los efectos que provoca dependen no sólo de su intensidad, sino también de cómo esté repartida sobre la superficie del cuerpo. Así, un golpe de martillo sobre un clavo bien afilado hace que penetre mas en la pared de lo que lo haría otro clavo sin punta que recibiera el mismo impacto. Un individuo situado de puntillas sobre una capa de nieve blanda se hunde, en tanto que otro de igual peso que calce raquetas, al repartir la fuerza sobre una mayor superficie, puede caminar sin dificultad.

El cociente entre la intensidad F de la fuerza aplicada perpendicularmente sobre una superficie dada y el área S de dicha superficie se denomina presión:

La presión representa la intensidad de la fuerza que se ejerce sobre cada unidad de área de la superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada, mayor será la presión, y cuanto menor sea la superficie para una fuerza dada, mayor será entonces la presión resultante.

Ahora, observemos el siguiente video:

En el SI, la unidad de presión es EL PASCAL, se representa por Pa y se define como la presión correspondiente a una fuerza de un Newton de intensidad actuando perpendicularmente sobre una superficie plana de un metro cuadrado. Un Newton por metro cuadrado es un pascal (Pa = N / m2).

 

Primera actividad. Usa las destrezas que has desarrollado  para resolver los problemas siguientes:

1. Un bloque de acero de forma paralepipeda tiene las siguientes dimensiones: 2 cm de largo, 1,5 cm de ancho y 1 cm de alto. Calcula la presión  que ejerce el bloque sobre la superficie de una mesa, cuando se coloca sobre cada una de sus caras.

2. Un ladrillo de 3,2 Kg. tiene las siguientes dimensiones: 25 cm de largo, 12 cm de ancho y 8 cm de alto. Calcula la presión  que ejerce el ladrillo sobre el suelo, cuando se coloca sobre cada una de sus caras.

3. Un cubo de madera de densidad 0,86 g/cm3, ejerce una presión de 1000 d/cm2 sobre la superficie en la cual se apoya. Calcula la arista del cubo.

4. La aguja de una jeringa tiene un área de 0,02 cm2. Si la presión que se hace al aplicar una inyección es de 20.000 Pa, ¿con cuanta fuerza sale el líquido de la jeringa?

5. Un edificio de 2000 toneladas de masa descansa sobre una plataforma de concreto de 900 m2 de área. Calcular la presión del edificio sobre la tierra.

6. Calcular la presión que efectúa sobre una tabla la punta de un alfiler de 0,2 mm2 de área, si se le aplica verticalmente hacia abajo con una fuerza de 10 N. ¿El alfiler se hunde en la tabla?

7. Calcular la presión que produce una puntilla sobre una tabla, si el área de la punta es 2,6 mm2 y se aplica verticalmente hacia abajo con una fuerza de 10 N.

8.  Un cubo de madera de densidad 0,65 g/cm3 ejerce una presión de 1300 N/ m2 sobre la superficie en  la cual se apoya. Calcula la arista del cubo.

Presión  en un líquido o Presión Hidrostática

Todos los líquidos pesan, por ello cuando están contenidos en un recipiente las capas superiores oprimen a las inferiores, generándose una presión debida al peso. Si una persona se sumerge en el agua, siente la presión de ésta contra los tímpanos del oído, a medida que se sumerge a mayor profundidad, hay más agua arriba de ella y en consecuencia hay mayor presión. La presión que un líquido ejerce depende  de la profundidad.

La presión de un líquido también depende de la densidad del líquido. Si un cuerpo se sumerge en un liquido más denso que el agua, la presión sería mayor.

La presión que un líquido ejerce sobre las paredes y el fondo de un recipiente depende de la densidad y de la profundidad del líquido.

Presión Hidrostática =  Densidad . Gravedad . Profundidad  =  ρ . g . h

La presión es directamente proporcional a la profundidad. Es decir, a mayor profundidad, mayor presión.

*La presión es directamente proporcional al peso específico del líquido.  Pe = ρ. g

*La presión no depende del peso total del líquido o de la cantidad de liquido presente.

*La presión no depende de la forma del recipiente.

Ahora, observemos los siguientes videos:

 

Actividad en casa.

Ingresa al laboratorio virtual “Presión Hidrostática” del profesor Salvador Hurtado, dando clic en la siguiente imagen:

Laboratorio Virtual

En tu cuaderno, copia y completa la tabla de Profundidad – Presión, luego representa los valores obtenidos en una gráfica.

Ejemplo 1.

Un tanque de petróleo  tiene en su base un área de 1,5 m2, y su altura es de 2 m. 

a) ¿Cuál es la masa de petróleo contenida en el tanque?

b) ¿Cuál es la presión ejercida por el petróleo sobre el fondo del tanque?

 tanque

SOLUCIÓN

 a) Para hallar la masa de petróleo contenida en el tanque, aplicamos la ecuación ρ = m/ V, despejando la masa m.

Primero hallamos el Volumen 

V = Área de la base x altura = A . h = 1,5 m2 . 2 m = 3 m3

La densidad del petróleo es 800 Kg/m3

m = ρ. V = 800 Kg/m3 . 3 m3 = 2400 Kg

 b) Para hallar la presión ejercida por el petróleo sobre el fondo del tanque, aplicamos la ecuación

P = F / A

La fuerza equivale al peso del petróleo contenido en el tanque

 F = W = m . g = 2400 Kg . 10 m/s2 = 24000 N

Ahora P = F / A = 24000 N / 1,5 m2 = 16000 N/m2 = 16000 Pa

 

El punto b, también se puede hacer aplicando

Presión Hidrostática = Densidad . Gravedad . Altura

Ph = ρ . g . h = 800 Kg/m3 . 10 m/s2 . 2 m = 16000 N/m2 = 16000 Pa

 

Segunda actividad. Usa las destrezas que has desarrollado  para resolver los problemas siguientes:

1. Calcula la presión hidrostática que experimenta un buzo que esta sumergido a 45 m bajo el nivel del mar.

2. ¿Cuál es la presión a una profundidad de 1240  m bajo el agua de mar?, ¿Qué fuerza actúa sobre una superficie de 4 m2 colocada a esta profundidad?

3. Un buzo esta situado a 40 m por debajo del nivel del mar(r =1,4 g/cm3), calcular la presión hidrostática que experimenta en ese punto y la fuerza total debida a esa presión sabiendo que el área del buzo es de 2,5 m y admitiendo que recibe la misma presión en todos los puntos de su superficie.

4. El tapón que cierra el sumidero de un depósito tiene forma circular, con un radio de 5 cm y se encuentra a una profundidad de 3,5 m. Calcula la presión debido al agua que soporta el tapón y la fuerza para quitarlo.

5. Si la diferencia de alturas entre dos pisos de un edificio es 8,40 m, ¿Cuál es la diferencia de presión en las tuberías del agua?

6. Un tanque está lleno de gasolina. Calcula la presión hidrostática a 18 cm de profundidad.

7. Un submarino se hunde a una profundidad de 60 m bajo el nivel del mar. Calcula la presión hidrostática a esa profundidad.

8. Determina la presión en el fondo de un lago de 26 m de profundidad

9. Una piscina de 50 m de largo, 30 m de ancho y 1,8 m de profundidad esta llena de agua. Calcula  la presión y la fuerza que ejerce el agua sobre el fondo de la piscina.

Presión  en un gas o Presión Atmosférica

 

Actividad en casa.

Realiza el laboratorio virtual “Variación de la presión atmosférica con la altura” del profesor Salvador Hurtado, dando clic en la siguiente imagen:

Laboratorio Virtual

En tu cuaderno, Copia y completa la tabla de Altura – Presión, luego representa los valores obtenidos en una gráfica. ¿Por qué se obtiene esta variación en la presión?

1.Si Torricelli en lugar de usar mercurio en su experimento, hubiese usado agua, ¿Qué longitud mínima requeriría el tubo para poder medir la presión atmosférica?

2.Calcular la fuerza que la presión atmosférica efectúa sobre una  de las caras de una lamina de madera (a la orilla del mar) de 2,5 m de largo por 1,5 m de ancho.

3.¿Cuál es la fuerza ascensional de un globo de 1000 m3 de volumen, si su peso es de 8000 N?

5. Principio de Pascal

 La presión ejercida sobre la superficie de un líquido contenido en un recipiente cerrado se transmite a todos los puntos del mismo líquido, con la misma  intensidad.

Actividad en casa

Ingresa al aplicativo de la IES Aguilar y Cano, del profesor SALVADOR HURTADO FDEZ, dando un clic en la siguiente imagen, interactúa con los aplicativos y copia en tu cuaderno las aplicaciones del principio de pascal.

  1. Los vasos comunicantes

  2. La prensa Hidráulica

    presion

    La Prensa Hidraulica

 

 

Problemas del principio de Pascal

1.Explica la aplicación del principio de Pascal en el freno hidráulico de un automóvil.

2. El pistón de un gato hidráulico tiene 10 cm de diámetro. ¿Qué presión se requiere para levantar un auto de 1500 kg de masa?

3. Se tiene una prensa hidráulica tal, que sus cilindros tienen radios de 1 cm y de 8 cm respectivamente. Si sobre el embolo de área menor se ejerce una fuerza de 10 N ¿Cuánta fuerza ejerce la prensa hidráulica sobre el embolo mayor?

problema-1

4. Se tiene una prensa hidráulica tal, que el área del pistón pequeño es 4 cm2 y el área del pistón grande es 32 cm2. ¿Cuánta fuerza debe aplicarse sobre el pistón pequeño para levantar un carro de 2000 Kg, con el pistón grande?

problema-2

b. Los vasos comunicantes . Tubo en U.

5. Un tubo doblado en U  contiene mercurio, tiene una sección transversal de 0,25 cm2 .¿que volumen de agua debe ponerse en el tubo de la izquierda a fin de  que el mercurio del tubo de la derecha  se eleve 1,5 cm  por encima de su posición inicial?

6. Un tubo doblado en U  contiene agua  y aceite. La altura del agua respecto a la superficie de separación es de 9 cm y la altura de la columna de aceite es de 10,4 cm. ¿Cuál es la densidad del aceite?

pro-5

7. Un tubo doblado en U contiene mercurio y cloroformo (r = 0,66 g/cm3). Si la altura de la columna de cloroformo es 25 cm, ¿Cuál será la altura de la columna de mercurio para que el sistema quede en equilibrio?

prob-3

8. Un tubo doblado en U contiene mercurio y agua. Si la altura de la columna de mercurio es 4cm, ¿Cuál será la altura de la columna de agua?

6. Principio de Arquímedes

1. ¿En qué situación pesa más un cuerpo: cuando está en el aire o cuando está dentro de un recipiente con agua?

2. ¿Qué hace que un objeto flote o se hunda?

3. ¿Por qué es más fácil flotar en el mar que en el rio?

4. Un pedazo de hierro se hunde en el mar ¿Por qué flota un barco que está hecho de toneladas de hierro?

Primera actividad. 

Ingresa a la página Web EUREKA, del profesor SALVADOR HURTADO FERNANDEZ, sigue paso a paso las instrucciones y ve respondiendo en tu cuaderno, las siguientes preguntas:

 

1. ¿Qué es la fuerza de empuje?

2. ¿De qué factores depende la fuerza de Empuje?

justifique su respuestas de acuerdo con las experiencias.

Experiencia 1. ¿La fuerza de empuje depende del material del que está hecho el objeto sumergido?

Si sumerges en agua, dos bloques identicos, uno de plomo y el otro de aluminio. ¿Sobre cual de ellos es mayor la fuerza de empuje?

 

Experiencia 2. ¿La fuerza de empuje depende del volumen del objeto sumergido?

Experiencia 3. ¿La fuerza de empuje depende de la forma del objeto sumergido?

Experiencia 4. ¿La fuerza de empuje depende de la densidad del líquido?

Experiencia 5. ¿La fuerza de empuje depende de la profundidad a que está sumergido el objeto?

Experiencia 6. ¿A qué es igual el volumen de agua desalojado por el objeto?

Cuando sumergimos un objeto sólido en un líquido parece que pesara menos. Esto lo podemos experimentar cuando nos sumergimos en una piscina, o cuando sostenemos un objeto que está dentro del agua. Esto es debido a que, todo cuerpo sumergido en un líquido, recibe una fuerza vertical de abajo hacia arriba, llamada EMPUJE.

¿Por qué la fuerza de empuje es ascendente?

Cuando tenemos un cuerpo sumergido en un líquido cualquiera, el líquido ejercerá presión sobre toda la superficie del cuerpo que está en contacto con el líquido. Como la presión aumenta con la profundidad, las fuerzas ejercidas por el líquido en la parte inferior del cuerpo, son mayores que las fuerzas ejercidas en la parte superior. La resultante de estas fuerzas deberá estar dirigida hacia arriba. Dicha resultante es lo que constituye el EMPUJE HIDROSTATICO.

Cuando tenemos un recipiente lleno de agua y sumergimos un objeto, podemos observar que el nivel del líquido sube, es decir, el cuerpo ha desplazado cierto volumen de agua. “Un objeto totalmente sumergido siempre desplaza un volumen de liquido igual a su propio volumen”

El gran  Filósofo, Matemático y Físico griego ARQUIMEDES descubrió la manera de calcular el empuje. Sus conclusiones fueron expresadas en un enunciado que se conoce como principio de Arquímedes y cuyo texto es: “todo cuerpo sumergido en un fluido recibe  un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo”

EMPUJE = Peso del líquido desplazado

EMPUJE =  Masa del líquido desplazado * Gravedad

Como: Masa = densidad del líquido * Volumen del líquido desplazado,

EMPUJE = Densidad del líquido * Volumen del líquido desplazado * Gravedad

E  =   ρl * Vd * g

El valor del  empuje será tanto mayor, cuanto mayor sea el volumen del líquido desplazado y cuanta más alta sea la densidad del líquido. Para un mismo volumen de agua desplazada, los fluidos mas densos ejercen mas fuerza de empuje que los menos densos, en consecuencia un barco flota mas en agua salada que en agua dulce.

Si sumergimos una caja sellada de un litro a media altura en agua, desplazará medio litro de agua, y tendrá un empuje igual al peso de medio litro de agua, independientemente de lo que haya dentro de la caja. Si lo sumergimos por completo, la fuerza de empuje será igual al peso de un litro de agua.

Recordemos que:   1 litro de agua ocupa un volumen de 1.000 cm3, tiene una masa de 1 Kg y  pesa 9,8 N

Si seguimos sumergiendo la caja, la fuerza de empuje no cambia, porque desplaza el mismo volumen de agua  en cualquier profundidad.

“Cuando un cuerpo está totalmente sumergido en un líquido, el volumen del líquido desplazado es igual al volumen del propio cuerpo”

¿Por qué flotan los cuerpos?

Segunda actividad. 

Entra a la página Web de Educaplus.org.

Completa la tabla (Observa el comportamiento de los vectores Peso W y Empuje E)

 

¿En que densidades (liquido _ bloque), el cuerpo:

a. Flota, sumergido un 8%

b. Flota, parcialmente sumergido un 50%

c. Flota, parcialmente sumergido un 80%

d. Flota, totalmente sumergido

e. Se hunde hasta el fondo.

1.2. Coloca la densidad del líquido en 2.5g/cm3  y la densidad del bloque en 4g/cm3, observa la posición del bloque. Rápidamente cambia la densidad del bloque a 0.2 g/cm3. Explica el comportamiento del bloque.

1.3. Coloca la densidad del líquido en 1.5g/cm3  y la densidad del bloque en 0.2g/cm3, observa la posición del bloque. Rápidamente cambia la densidad del bloque a 1.5 g/cm3 y luego a 4.0 g/cm3. Explica el comportamiento del bloque.

Que un objeto se hunda o flote en un liquido depende de como se compara la fuerza de empuje con el peso del objeto, este a la vez depende de la densidad del objeto.

Densidad de peso = Peso / Volumen

Para que un cuerpo flote se debe reducir su densidad, y esto se consigue reduciendo su peso y/o aumentado su volumen.

En conclusión

1. Si la densidad del líquido es menor que la densidad del cuerpo, tendremos que el EMPUJE es menor que el Peso del cuerpo, el cuerpo se hunde en el líquido.

2. Si la densidad del líquido es igual que la densidad del cuerpo, tendremos que el EMPUJE es igual que el Peso del cuerpo, el cuerpo flotará parcial o totalmente sumergido en el líquido.

3. Si la densidad del líquido es mayor que la densidad del cuerpo, tendremos que EMPUJE es mayor que Peso del cuerpo, el cuerpo sube o emerge en el líquido.

Cuando una lancha desplaza un peso de agua igual a su propio peso, flota. Todo barco, submarino o dirigible debe diseñarse para desplazar un peso igual a su propio peso. Esto se conoce como Principio de flotación:

“Un cuerpo flotante desplaza un peso de fluido  igual a su propio peso”

 

EXAMEN VIRTUAL

Para seguir desarrollando tus competencias en el principio de Arquímedes, ingresa a los siguientes enlaces:

1. FISICA VIRTUAL. Principio de Arquímedes

2. LABORATORIO VIRTUAL. Principio de Arquimedes

3. Principi d’Arquimedes – Genmagic

4. El mar Muerto y el principio de Arquímedes

 

 

 

Problemas del principio de Arquimedes

1.Un cuerpo de 20 cm3 de volumen se sumerge en alcohol (r = 0,82 g/cm3).  ¿Qué empuje experimentará?

2.Un bloque metálico pesa 178400 dinas en el aire y experimenta un empuje de 39200 dinas cuando se sumerge en agua.¿cual es el volumen y la densidad del metal?

3.Un bloque de madera  de r = 0,58 g/cm3 y dimensiones 20cm x 8cm x 4cm flota en el agua. Calcular ¿Qué fracción de volumen  se encuentra sumergida? Y ¿Qué fuerza adicional se debe hacer sobre el bloque para sumergirlo completamente?

4.¿Cuál debe ser la densidad de un fluido para que un cuerpo cuya densidad sea r = 0,68 g/cm3 flote 2/3 de su volumen?

5.Un bloque de acero pesa en el aire 500N y en el agua 350 N ¿Cuál es el peso aparente del acero en el agua?, ¿Cuál es el valor del empuje aplicado por el agua sobre el bloque?

6.Una esfera de hierro de 3 cm de radio se deja caer en un estanque lleno de agua  de 120 cm de profundidad. Calcular: a) el peso de la esfera, b) empuje, c) fuerza resultante d) aceleración de la esfera (sin rozamiento) y e) tiempo que tarda en llegar al fondo.

7.Un bloque de madera (r = 0,6 g/cm3) y dimensiones 80 cm x 10 cm x 5 cm flota en el agua. Calcular la fracción de volumen  se encuentra sumergida.

8.Una lancha tiene un volumen 5 m. ¿Cuántas personas de 50 Kg-f soporta la lancha para no hundirse en el mar?

9.Un iceberg flota en el mar de modo que la parte fuera del agua tiene 12 cm de altura. ¿Cuál es la altura de la parte sumergida?

RESUMEN DE LA UNIDAD

 

Comentario virtual

 RECUERDA, lo importante es hacer una conexión entre lo desarrollado en las horas clases con el uso de esta herramienta, por esto, al hacer tus comentarios en la página ten en cuenta las siguientes recomendaciones:

1. Observa los videos con mucha atención, si es necesarios verlos dos o tres veces.
2. No copies conceptos de otras páginas web, saca tus conclusiones de lo que viste en los videos, por ejemplo:
a.  ¿Qué enseñanza te dejo la observación de los videos? o sea que ¿Qué aprendiste de ellos
b.   ¿Qué se te dificulto?
c.  ¿Qué fue lo que más te llamó la atención?
d. ¿Qué inquietudes te gustaría aclarar en las clases?
e. ¿Qué temas desearía abordar a partir de lo visto en los videos?
f. ¿Qué cosas de la experiencia diaria, de la cotidianidad, entendiste a partir de lo discutido en clase?
g. ¿Qué elementos de la experiencia cotidiana te ayudaron a entender los temas  visto en clase?

Examen Virtual

103 comentarios to “Hidromecánica”

  1. Justin Mendez 10-01 said

    Buenas tarde profesor Nixon Mejía pues en este tema de HIDROMECANICA veo que tiene varias ramas como son: Hidrostática, Hidrodinámica, Neumática, Aerodinámica e Hidráulica
    En estos temas hablan más bien de gases hablan también de fluidos de líquidos voy hablar en una en especial:
    LA AERODINÁMICA: la aerodinámica habla que es la rama de la mecánica de los fluidos que se ocupa del movimiento del aire y otros fluidos gaseosos
    También voy hablar sobre la densidad de los cuerpos.
    Primero que la fórmula de la densidad es ρ = m / V bueno también le voy hablar sobre el video de la densidad de los cuerpos que nos dice que dice que el aceite es más denso que el agua y que el aceite y que el alcohol es más denso que el agua y que agua no es más denso que ninguno de los anteriores líquidos es decir que al hacer la función de estos líquidos el agua va a quedar abajo.
    En la página de hidromecánica nos deja una enseñanzas sobre los gases sobre los liquido y como hallar los pesos de dichos cuerpos saber sientas fórmulas de ellas y de darnos un simuladores para aprenderlos también con ciertos videos que nos muestra experimentos de la vida real de cierta fusiones y reacciones a mi esta página me dejo con una verdadera enseñanza

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  2. keilys castro cobas said

    Buenos días profesor nixon en esta gran pagina e podido aprender,experimentar cosas nuevas .
    Mediante esta pagina puedo prepararme mucho mejor para mis clases.

    Lo que he podido observar en estos vídeos es lo siguiente:
    Nos damos cuenta porque hay objetos que flotan y otros que no:
    *cuando un objeto se hunde es porque ,el material es mas denso que el agua y por eso el agua no ejerce ninguna fuerza sobre el objeto.

    *cuando un objeto flota es porque el material es menos denso que el agua por eso el agua al ejercer su fuerza sobre el objeto hace que flote y no se hunda

    …………….Gracias profesor Nixon Mejia……………

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  3. Keyla Escobar C 10-01 said

    Profesor Nixon…
    Gracias a usted y a la ayuda que nos brinda en esta pagina puedo aprender muchas cosas entre esa esta que es la Hidromecanica….

    la Hidromecanica es la rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento

    Profesor también aprendí mucho sobre El principio de Arquimides
    El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Esta fuerza 1 recibe el nombre de empuje y se mide en newtons
    Profesor Nixon muchas gracias por transmitirnos sus conocimientos que Dios lo bendiga

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  4. Aura Elena Estrada Mendoza 10 02 said

    en los vídeos anteriores podemos observar porque hay objetos o cuerpos que flotan y otros que se sumergen.
    como todo cuerpo en un fluido hace una fuerza vertical igual al peso del fluido desalojado por eso flotan.
    todo esto nos indica que un objeto o un cuerpo puede flotar si su densidad es menor que la densidad del fluido o si su densidad es mayor a la del fluido puede sumergirse

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  5. Norelis Salcedo Fontalvo 1003 said

    Muy bacana las clases de hidromecánica, me gusto la de presión porque se presenta en casos de la vida como cuando uno se sumerge en el agua y se siente raro, esto es debido a la presión que ejerce el agua, a mayor profundidad más presión y más en el agua salada que es más densa y por lo tanto hay más presión.
    También unos de los videos nos muestra unas jeringas comunicadas, una pequeña y una grande, la pequeña a simple vista es débil, pero en realidad es 10 veces mayor su presión que la grande…estas son cosas que uno no se explica, pero sabiendo el tema que es el principio de pascal, ya es como un alivio saberlo sin necesidad de enredarse.
    Por esto la página es importante, porque nos brinda información de una manera didáctica, como son los grandes aplicativos y laboratorios virtuales que nos ayuda a entender el tema de una manera práctica y sencilla.

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  6. david marriaga said

    bueno este tema fue muy interesante aprendes lo que es la hidromecanica y todos sus otros terminos como hidraulica, nunca pense que los fluidos se podrian estudiar, pero ya se que si.
    ha me gusto el video de los muchachos mostrando el principio de arquimedes todo objeto sumergido en un liquido mas denso flotara.

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  7. Jhon Diaz 1001 said

    bueno profesor lo que he podido apreciar acerca de la hidromecanica es que los fluidos como los líquidos son incomprensibles
    y que su densidad no varia de acuerdo al cambio de presión a diferencia de los gases que si se pueden comprimir.
    otro punto es el principio de arquimides es que todo fluido sumergido recibe un empuje vertical hacia arriba que es igual al peso del fluido desalojado. la explicación del mar muerto sobre su elevado contenido de salinidad de un 27% mientras que el resto de mares es de unos 2 o 3 % gracias a esta salinidad hace que la densidad de sus aguas aumente esto hace que los cuerpos floten con mas facilidad.

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  8. La Hidromecanica tiene la experiencia y la capacidad de suministrar e instalar equipos de excelentes especificaciones, en marcas reconocidas internacional mente, desde pequeñas hasta grandes instalaciones en diferentes áreas y aplicaciones de la industria.Esta pagina aprendemos mucho ya que nos enseña muchas cosas que podemos resolver en nuestra vida cotidiana. Esta pagina me ha ayudado a comprender la presión en diferentes estados. También me ayudado a comprender muchas cosas con los videos mostrados en la pagina.

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  9. Sobre La Hidromecánica he aprendido mucho ya que me ha ayudado a desarrollar mas mi inteligencia y aplico la física casi todos los días por medio de los experimentos también atraen mucho y aprendo de ellos . La Hidromecanica es la rama de la física y se ocupa de las fuerzas que actúan sobre los fluidos (líquidos y gases). La hidromecánica está dividida entre hidrodinámica, que estudia los fluidos en movimiento; y la hidrostática, que estudia los fluidos en reposo. esto aprendí de la hidromecanica .
    Gracias profesor nixon por esta pagina web que nos ayudo a muchos a practicar y entender mas sobre lo que nos enseña .
    Dios lo bendiga

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  10. Farid Neira 10-01 said

    Con este tema aprendí que :

    La Hidromecánica es la rama de la física que se ocupa de las fuerzas que actúan sobre los fluidos (líquidos y gases). La hidromecánica está dividida entre hidrodinámica, que estudia los fluidos en movimiento; y la hidrostática, que estudia los fluidos en reposo.

    Los principios de la hidromecánica de líquidos se aplican en el sistema hidráulico, que se ocupa del agua y otros líquidos en reposo o en movimiento.
    formulas:.(p = m / v) , (m = k . v) , (m = p . v) que se mide en unidades como : (kg/m3) , (g/cm3)

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  11. Bleidys lopez 10 01 said

    cordial saludo a mi honorable profesor de fisica :NIXON MEJIA y por supuesto a todos mis compañeros de clases .en esta oportunidad el tema de hidromecanica es muy extenso,donde vamos a encontrar un gran numero de problemas aplicadas a nuestra vida cotidiana. por lo general vamos a encontrar sistemas como masa ,peso ,volumen .en la hidromecanica no es mas que el estudio de los fluidos en reposo y movimiento.lo vemos en la actualidad en la ingenieria quimica,civil e industrial la meteorologia las construcciones navales y oceanograficas.esta rama de la fisica la podemos suddividir asi :neumatica:particulariza la hidrostatica y la hidromecanica basandose en el estudio de los gases.la aerodinamica :es el estudio de los gases en velocidad y presion .fluidos :se estableceque su estado es liquido y gaseoso y por ultimo tenemos a la hidrostatica que nos dice que cuando un fluido esta o no esta en estado de equilibrio . en resumen eso es todo mis queridos amigos nos volveremos a ver en esta pagina si el todo poderoso nos lo permite y nos colme de salud a ustedes y a nuestro profesor gracias .

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  12. michael andion said

    este la enseñanza que me dijo fue que yo veo estos ejemplos en la vida cotidiana y nunca le preste atención asta que vi este tema me pareció algo interesante muchas veces lo veía pero nunca me daba cuenta del saber porque sucedían las cosas y el porque
    por lo visto yo entendí que si la densidad del objeto es mayor a la del agua esta se hunde y si es la densidad del objeto es menor esta no se hunde el
    este tema me pareció confuso por que los confundía con el principio de pascal y principio de arquimides
    yo veía estos ejemplos en playas con los balones
    este me ayudaron a entender las razones de la cuales sucedian

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  13. Hector Gaitan 10-02 said

    Profe aorendi que la fisica esta frente a nuestros sentidos pero no dedpertakos interés pro lo tanto, creo que es importante el contenido de los vídeos que abordan conteniatractivo para los jóvenes. Ahora se que hay un peso aparente, la fuerza de empuje que tiene menor peso que el cuerpo y siempre que hay agua hayuna fuerza que ayuda a que . Cuerpo se eleve de abajo hacia arriba

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  14. darwin alvarado said

    profe con lo que vi del principio de arquimedes es que cuando el peso es mayor que el empuje.el cuerpo se hunde,es decir el peso del cuerpo es mayor al del liquido
    y si el peso es igual al empuje el cuerpo quedaría flotando en el liquido pero si el peso es menor que el empuje el cuerpo flotaría y eso es una de las cosas que aprendí sobre el principio de arquimedes

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  15. HEYDNY JULISSA TETE GERONIMO said

    Definitivamente esta en la mejor pagina en la que puedo consultar sobre el tema que estamos dando en clases me ayuda mucho porque asi puedo ir prepara a la clase (lista para participar en ella).
    Lo que mas me gusta es la forma en como nos explica la fisica y gracias a esta supe que nosotro aplicamos fisica todos los dias, los videos me parece aun mas chevere porque explican mediante experimentos divertidos que llaman mas la atencion de los jovenes de hoy dia.
    gracias profe por crear esta pagina me ayuda mucho para estudiar ya sea para un examen o una clase todos los temas son muy interesantes y mas el tema de la presion en solidos liquidos ya tengo muy claro que es presion:fuerza que ejerce un solido,liquido o un gas sobre una superficie y tambien las diferencias entre fuerza y presion.los principios de pascal entre muchos mas
    y lo mejor es que puedo entrar desde cualquier aparato electronico justo ahora me encuentro en el cel y se me hace facil manejar la pagina y puedo consultarla,no importa en el lugar en donde este
    gracias profesor nixon

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  16. Eduardo Sandoval said

    Profe Nixon en el vídeo se puede observar de una manera mucho mas practica ya que el principio de arquimides nos dice ,si la densidad del líquido es menor que la densidad del cuerpo, veremos que la fuerza de empuje es menor que el Peso del cuerpo, el cuerpo se hunde en el líquido y si la densidad del liquido es igual a la densidad del cuerpo este flotara.
    por este motivo vemos como el limón es mucho mas denso que el agua por eso este se va ala fondo del recipiente y la bola de icopor queda flotando ya que la densidad del agua es mayor.

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  17. emanuel prens - 10-03 said

    En el principio de Arquímedes: aprendí que todo cuerpo que se sumerge en un fluido experimenta una fuerza vertical igual al peso del fluido desalojado, por esto algunos objetos flotan
    Los objetos flotan si su densidad es menor que la densidad del líquido, y se sumergen parcial o totalmente si su densidad es mayor a la del fluido
    Al introducir un cuerpo dentro del fluido el fluido aumenta su nivel
    Para uno saber la presión hidrostática se debe tener en cuenta la densidad del líquido, la gravedad y la profundidad o altura
    Presión atmosférica: lo que aprendí en los vídeos de los experimentos de los estudiantes fue.
    En el primer experimento del globo y la cama de chinches y el chinche solo, cuando lo coloca en la cama de chinches no se explota, y con el chinche solo si se explota porque la fuerza es igual a la presión por la superficie en el caso de la cama de chinches la presión se reparte en todos los chinches y con el chinche solo, toda la presión recae sobre un solo chinche. Entre menor área mayor presión
    Y en el de la botella con la servilleta resulta que la presión atmosférica es mayor que la presión hidrostática que se ejerce hacia el agua

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  18. Madelay Pertuz said

    Madelay Pertuz 10-03
    Buenas noches profesor, aquí le dejo mi comentario sobre estos temas, pero primero que todo quiero darle gracias por brindarnos la oportunidad de aprender y comprender mas de la física, hace de lo difícil algo mucho mas facil.
    A mi me gusto mucho el vídeo de la bola de icopor y el limón, ya que fue muy claro y uno con esos obvios ejemplos puede inferir conceptos con facilidad ( los objetos densos se sumergen en el agua y los menos densos flotan) se puede concluir que entre mayor profundidad, mayor presión…
    E aprendido mucho de los conceptos de mecanica, hidromecánica que estudia el movimiento del liquido perfecto y el equilibrio por medio de un proceso analítico.
    Muchas gracias por brindarnos estas y todas las oportunidades que nos brinda profesor!

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  19. Diego andres Beltran Villalba said

    Profe yo creo que en el vídeo se muestra un claro ejemplo del principio de arquimedes ya que este dice que Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja esto ase que se mantenga a flote la pelota de icopor ya que esta es menos densa que el agua mientras que el limón al ser mas denso que el agua ase que la fuerza que ejerce esta sobre el limón no sea suficiente para mantenerlo a flote

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  20. jilmer pertuz perez said

    Profesor lo que yo entendí en el video el principio de Arquímedes es que el agua ejerce una fuerza de empujé hacia arriba y como la pelota icopor es menos densa que el agua flota y el limón no porque el limón es mas denso que el agua entonces por eso es la sensación que tenemos en el agua que parezca que pesemos menos y lo que pasa es que es la fuerza de empujé que ejerce el agua y cuando nos acostamos en el agua podemos flotar también depende del agua si es salada o no

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