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2020-1
Logros esperados Comprender conceptos de densidad de un cuerpo, presión de un fluido, presión atmosférica y fuerza de empuje. Aplicar los principios de Pascal y Arquímedes para presentar alternativas de solución ante problemas básicos relacionados con su carrera y presentar sus resultados siguiendo una secuencia lógica y fundamentada. Respecto al vídeo: La presión atmosférica, ¿aumenta o disminuye con la altitud de un punto respecto al nivel del mar? ¿Por qué el agua puede hervir a temperatura ambiente? UNALM FÍSICA GENERAL 2020 - I 5 Fases de la materia UNALM FÍSICA GENERAL 2020 - I 6 ¿En qué fase habrá un predominio de la cohesión molecular? ¿En qué fase de la materia predomina la repulsión molecular? Fluido Se denomina fluido a aquella sustancia (líquido y gas) que se deforma de manera continua cuando actúa sobre ella un esfuerzo cortante de cualquier magnitud. Es decir a aquellas sustancias, donde la fuerzas de cohesión intermolecular entre sus moléculas son muy débiles o no existen. El agua, aceite y aire fluyen cuando sobre ellos actúa un esfuerzo cortante. Tabla 1. Densidad de algunas sustancias a 20ºC Sustancia Densidad (kg/m3) Aire 1,20 Helio 0,18 Hidrógeno 0,09 Agua dulce 1 000 Hielo 917 Agua 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 La densidad del agua a 4ºC es 1000 kg/m3 [1 kg/l] [1 g/cm3] Temp (°C) Densidad AGUA (g/cm3) 30 0,9957 20 0,9982 10 0,9997 4 1,0000 0 0,9998 −10 0,9982 −20 0,9935 −30 0,9839 La unidad en el SI de la presión es el Pascal (Pa), donde: 1 Pa =1 N/m2 Otras unidades de presión: atmósfera (atm) Torricelli( Torr) cm de Hg mm de Hg libra /pulgada2 (psi) bar Es una cantidad física que mide la fuerza normal que actúa por unidad de área sobre una superficie. Si la presión es la misma en todos los puntos de una superficie plana: dF dF d A dF p dA F p A Presión Un ladrillo tiene 2,5 kg de masa y mide 5 cm x 10 cm x 20 cm. Determinar la presión que se produce en la base del ladrillo en los casos ( a ) y ( b ). (a) (b) 5 cm 10 cm 20 cm 5 cm 10 cm 20 cm Unidades de la Presión La presión al igual que otras cantidades físicas, posen distintas unidades de mediad según el sistema de medición. La unidad de la presión en el SI, es el Pascal (Pa). La unidad de la presión en el sistema Ingles es el libra por pulgada cuadrada (psi). Aquí colocamos algunos equivalencias entre unidades: Los neumáticos de un automóvil se llenan de aire hasta alcanzar una presión manométrica de 30 psi. Calcule la presión absoluta (Pa) del aire en las llantas, si la presión atmosférica local es de 101 kPa. 1 psi = 6 895 Pa Presiones versus profundidad atmPP1 1gh 3322 ghgh Determina la densidad en kg/m3 del líquido x. densidad de Hg es 13 600 kg/m3. Principio de Arquímedes "Todo cuerpo sumergido en un fluido estático experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja” *Fluido que desaloja: parte del fluido que el objeto desplaza para ocupar ese espacio Fuerza de empuje (E) • El empuje ( E ) es una fuerza neta vertical dirigida hacia arriba, que ejerce un fluido sobre un cuerpo parcial o totalmente sumergido. fluido Vsumergidodel cuerpoE g Aplicaciones del principio de Pascal Básicamente en sistemas hidráulicos 31 2 1 2 3 FF F S S S En una prensa hidráulica, el área del pistón pequeño es 4 cm2 y del pistón grande es 32 cm2. Si se quiere obtener 2 000 N ¿Cuánta fuerza debe aplicarse sobre el pistón pequeño? Un iceberg flota en el mar y la parte que está fuera del agua tiene 12 m de altura A) ¿Por qué el iceberg flota sobre al mar? B) ¿Será h menor, igual o mayor a 12 m? C) Qué principio explica este fenómeno? D) Cuál es la altura h de la parte sumergida del iceberg? E) En el caso hipotético que el iceberg tenga la misma densidad que el agua de mar, ¿seguiría flotando?
