TEMA 1: FUERZAS EN EL INTERIOR DE LOS FLUIDOS.

1.PRESION CONCEPTO Y UNIDADES. El efecto de una fuerza depende de su valor, de la dirección y sentido en que actua. El efecto de la fuerza depende también del tamaño de la superficie en contacto. Definimos na nueva magnitud física que tiene en cuenta la relacion entre la fuerza y la superficie sobre la que actua, es la presión que equivale a la fuerza que actua sobre la unidad de superficie: P= F/S Donde: P= presión F= fuerza S= superficie La unidad de presión en el S.I. es el N/m², que recibe el nombre de pascal, y su símbolo es Pa. Se define pascal como la presión que ejerce una fuerza de un newton actuando sobre una superficie de un metro cuadrado. 2.DEFINICION DE FLUIDO. Los liquidos y los gases tienen una característica común, las partículas que los componen gozan de cierta libertad de movimiento y cambian fácilmente de posición, por este motivo los liquidos y los gases adoptan la forma del recipiente que los contiene, los gases no tienen volumen propio, las partículas se encuentran muy alejadas unas de otras, este ultimo hecho permite comprimirlas, es decir reducir su volumen, los liquidos tienen volumen propio, no se pueden comprimir. 3.PRESION EN EL INTERIOR DE UN LIQUIDO. ECUACION FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA. La presión en el interior de un liquido actua en todas direcciones, que es mayor cuanto mayor sea la profundidad y cuanto mayor sea la densidad del liquido. La presión hidrostática a cierta profundidad bajo la superficie libre de un liquido en reposo es igual al producto de la densidad del liquido, por la aceleración de la gravedad y por la profundidad del punto considerado. Ecuacion fundamental de la hidrostática: P= d.g.h d= densidad del liquido en Kg/m³, g= aceleración de la gravedad en m/s², h=profundidad en metros. 4.PRINCIPIO DE PASCAL. PRENSA HIDRAULICA. Pascal demostró que la presión ejercida en un punto de un liquido, considerado incompresible, se transmite por igual en todas direcciones. Esta propiedad de los liquidos se aplica en la construcción de prensas y basculas hidráulicas, en frenos hidráulicos. La prensa hidráulica consiste en un recipiente en forma de U, en el que las dos ramas no tienen la misma sección, Se llena de un liquido y se colocan dos embolos en las bocas que deslizan perfectamente sin dejar salir el liquido. Si aplicamos una fuerza F_p sobre el embolo pequeño, aparece una presión P_p sobre todos los puntos del liquido que limita con este embolo y que se transmite por igual por todo el fluido hasta llegar al embolo grande. Según el principio de Pascal:
P_P = P_G
P_P = F_P /S_P ? F_P /S_P = F_G /S_G
P_G = F_G /S_G
Cuanto mayor es la diferencia de tamaño entre los embolos, mas efectiva es la prensa. 5.CUERPOS SUMERGIDOS EN FLUIDOS. PRINCIPIO DE ARQUIMEDES. Cuando sumergimos un cuerpo en un fluido parece que su peso disminuye. La explicación a este hecho se debe a que sobre el cuerpo que esta sumergido en el interior del fluido actua una fuerza que llamaremos empuje E. Fue Arquímedes quien observó que: Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba. El empuje que recibe un cuerpo es igual al peso del volumen de liquido que ha desalojado. El empuje no depende del material del que esté hecho el cuerpo sino el volumen del mismo que se encuentra sumergido en el fluido. Estos hechos se resumen en lo que se conoce como principio de Arquimedes, que se puede enunciar como sigue: Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y es igual al peso del volumen del liquido desalojado. Consecuencias del principio de Arquímedes: Según lo que acabamos de ver, todo cuerpo sumergido en un fluido está sometido a dos fuerzas verticales: el peso y el empuje. ·Si sumergimos un cuerpo totalmente en el fluido pueden ocurrir tres cosas: _l 6.PRESION EN LOS GASES. PRESION ATMOSFERICA. La presión que ejerce un gas se debe a los choques de las partículas con las pareces del recipiente que lo contiene. Esta presión se mide por medio de los manometros. Se entiende por atmosfera la capa de aire que rodea la Tierra. Presion atmosférica=101.293Pa. El aire está retenido por la Tierra y no se difunde alejándose al espacio exterior porque pesa. Por otra parte, como todos los gases, es compresible y las capas más próximas a la superficie terrestre soportan el peso de las más altas y, por tanto, la densidad del aire es mayor en las zonas próximas al suelo que en las más alejadas. Presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre cada unidad de superficie de los objetos que están en el interior de la misma. Torricelli demostró la existencia de la presión atmosférica y determinó su valor mediante la siguiente experiencia. Se llena un tubo de vidrio, de un metro de longitud, de mercurio, se tapa con el dedo el extremo abierto y se invierte tapado dentro de una cubeta llena del mismo líquido. Se quita el dedo y el tubo sale parte del líquido hacia la cubeta hasta que la altura del mercurio es de 760 mm respecto a la superficie libre del líquido. Los puntos de la superficie libre de la cubeta y en los del interior del tubo que están al mismo nivel, la presión tiene que ser la misma. En el interior del tubo de Torricelli se ejerce únicamente la presión debida a la columna de mercurio (P_B) y en la superficie libre de la cubeta se ejerce la presión atmosférica (P_A). P_A = P_B  P_B = ñ_Hg · h_Hg · g Como: ñ_Hg = 13.600 Kg/m³  h = 0,760 m g = 9,8 m/s²  entonces, P_B = 101.293 Pa ? P_B = 101.300 Pa