FÍSICA DE OCTAVO GRADO (8°)
FLUIDOS
Un fluido es un cuerpo cuyas partículas
cambian de posición con facilidad. Los líquidos y los gases son fluidos.
CARACTERÍSTICAS DE LOS FLUIDOS- Las partículas que los constituyen no tienen posiciones fijas, sino que se pueden mover independientemente de una posición a otra deslizándose entre sí.
- Los fluidos adoptan la forma del recipiente que los contiene.
- La distancia entre partículas que conforman un líquido les permiten resistir fuerzas de compresión. En cambio, la distancia entre partículas de gas, los hacen fácilmente compresibles.
- Un gas se puede expandir de forma indefinida y por eso, llena el espacio que tenga disponible.
Observen el siguiente vídeo:
FUERZAS EN EL INTERIOR DE UN LÍQUIDO
Un fluido dentro de un recipiente, ejerce
fuerzas sobre las paredes de este. Para comprender como actúan estas fuerzas al
interior de un fluido es necesario comprender los conceptos de presión y densidad
Presión:
Es una magnitud derivada y se define como la relación entre la fuerza ejercida sobre un cuerpo y sobre el área sobre la cual actúa la fuerza. La presión (p) mide la fuerza por unidad de superficie.
Si el efecto de la fuerza depende de la
magnitud y dirección, también depende de la superficie o el área sobre la
actúa. Cuanto menor sea el área, mayor es su efecto.
En el sistema Internacional de medida la
unidad de presión es el N/m2
al que se denomina Pascal (Pa) e
indica la fuerza en Newtons ejercida sobre cada m2 de superficie.
Ejemplo: Un cuerpo de 10 kg de
masa se apoya en un área de 2 m2. Calcule la presión que ejerce.
Solución:
Datos:
m
= 10 kg
A
= 2 m2
Como
la presión es: P = F / A, tenemos que averiguar cuál es el valor de la fuerza
(F) y está determinado en este ejercicio por el peso de la masa de 10 Kg
W
= m*g
W
= 10 Kg * 9.8 m/s2
W
= 98 Newtons
Ahora
si… P = 98 N / 2 m2
P = 49 N/m2
P = 49 Pascales(Pa)
Observen el siguiente vídeo:
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La densidad:
Es
una característica de cada sustancia y se define como la medida de la cantidad
de masa contenida en una unidad de volumen.
Según
el sistema Internacional de medidas (SI) se mide en kg/m3 pero con
frecuencia se expresa en gr/cm3. De manera sencilla, si la masa es
la medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo, la densidad hace
referencia a que tan compacto está este material en un volumen determinado.
En
sólidos y en líquidos homogéneos, la densidad generalmente no cambia con la
presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las
variaciones de estas magnitudes, por lo tanto, la densidad es variable y es
necesario indicar en qué condiciones se mide.
Tabla 1.
Densidades de algunos materiales
Ejemplo:
Un
clavo tiene una masa de 15,8 gramos y para calcular su volumen, se sumerge en
agua y el volumen del agua despejada es de 2 cm3. Determinar la
densidad del clavo.
Datos:
m = 15,8 gr
v = 2 cm3
δ = M/V
δ = 15,8 gr / 2 cm3
δ = 7,9 gr/cm3
Como podemos ver, esa densidad corresponde a
la del hierro. El clavo esta hecho de hierro.
Observen el siguiente vídeo:
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Un
líquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendiculares sobre cualquier superficie
sumergida en su interior
El
valor de la presión será mayor cuanto mayor sea la profundidad a la que se
encuentre.
La
expresión que permite hallar la presión que genera un líquido sobre cualquier
objeto es:
P = δL
* g *h
Donde: P
=Presión de un líquido
δL
=densidad
del líquido
g =aceleración de la
gravedad
h = profundidad
A esta ecuación se le describe como la ecuación fundamental de la hidrostática
y muestra que la presión de un líquido depende de la profundidad (h), de la
densidad del líquido (δL) y de la aceleración
gravitatoria (g)
Cuando se aplica presión a un líquido, esta
presión se trasmite por igual a través de todas las partículas del fluido. El
principio de Pascal se enuncia así:
La presión ejercida en un punto de un líquido
se trasmite con igual magnitud a todos los puntos del mismo.
Tiene múltiples aplicaciones y constituye la base
teórica de las máquinas hidráulicas, las cuales se utilizan para levantar
grandes masas.
Ejemplo:
Se quiere levantar
un auto de 250 kg que reposa en un pistón de área 25 cm2. Cuál es la
fuerza que se debe aplicar en el otro pistón si este tiene un área de 1000 cm2?
Datos:
F1 = 250
kg*9.8 m/s2=2450 N
A1 = 1000
cm2
F2 = ?
A2 = 25
cm2
Rta: Se deben
aplicar solo 61, 25 N para levantar el auto de 2450 N.
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En la próxima
Guía… Principio de Arquímedes.
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