1. DENSIDAD
2. PRESIÓN DE UN FLUIDO
3. PRINCIPIO DE PASCAL
3. PRINCIPIO DE PASCAL
4. FLOTACIÓN Y PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
5. FLUIDOS EN MOVIMIENTO
1. DENSIDAD
La densidad de una sustancia de composición uniforme se define como su masa por unidad de volumen
Densidad = masa
volumen
En forma simbólica una sustancia de masa M y volumen V tiene una densidad, p (la letra griega rho),dada por:
p= M
V
Las unidades de densidad son:
- kilogramos por metro cúbico (kg/m3) en el sistema SI.
- gramos por centímetro cúbico (g/cm3) en el sistema cgs.
ejemplo:
Puesto que originalmente el gramo se definió como la masa de 1 cm3 de agua, la densidad del agua en el sistema de unidades del sistema cgs es igual a 1 g/cm3 .Convirtiendo estas unidades en las unidades del sistema SI de Kg/ m3 .Obtenemos la densidad del agua:
Pa = 1g x kg x (100 cm ) = 103 kg/m3
cm3 103g m
La densidad de la mayor parte de los líquidos y de los sólidos varían ligeramente con los cambios de temperatura y de presión; la densidad de los gases varia mucho con este tipo de cambios. Adviértase que en condiciones normales la densidad de lo sólidos y de los líquidos es alrededor de mil veces mayor que la densidad de los gases. Esta diferencia implica que la separación promedio entre las moléculas de un gas en estas condiciones es aproximadamente diez veces mayor que en un sólido o en un líquido.
Cuando le densidad de un objeto es mayor que la del agua, se hunde en ella; cuando su densidad es menor flota .
Densidad especifica: el cociente entre la densidad de una sustancia y con una sustancia la cual se toma como referencia. Por ejemplo la densidad especifica del aluminio es 2.7, lo cual significa que un volumen de aluminio tiene 2.7 veces la masa de un volumen igual de agua. Las densidades específicas de los objetos que se hunden en el agua están comprendidas en un intervalo entre 1 y 22,5 aproximadamente.
Aunque la mayor parte de los sólidos y líquidos se dilatan ligeramente cuando se calientan y se contraen ligeramente cuando se ven sujetos a un incremento
El peso especifico: de una sustancia es la relación entre su densidad y la densidad del agua a 4° C, que es 1.0 x103 kg/m3 . Por definición, el peso especifico es una cantidad adimensional. Por ejemplo, si el peso especifico de una sustancia es 3.0, su densidad es de 3.0 (1.0x103kg/m3 ) 3.0x103 kg/m
hemos visto que los fluidos no soportan esfuerzos de corte, por lo que el único esfuerzo que debe existir sobre un objeto sumergido en un fluido es el que tiende a comprimir el objeto. La fuerza que el fluido ejerce sobre el objeto siempre es perpendicular a las superficies del objeto como se muestra en la figura (1.1)
figura 1.1 la fuerza que un fluido ejerce sobre un objeto sumergible en cualquier punto es perpendicular a la superficie del objeto. La fuerza que el fluido ejerce sobre las paredes del recipiente es perpendicular a las paredes en todos los puntos y aumenta con la profundidad.
La presión en un punto en un punto especifico de un fluido se puede medir con el dispositivo que representa a la figura (1.2): un cilindro que esta en el que se ha hecho vacío y que encierra un émbolo ligero conectado a un resorte. Cuando el aparato se sumerge en un fluido, éste empuja hacia abajo la parte superior del émbolo y comprime el resorte hasta que la fuerza hacia adentro del fluido se equilibra con la fuerza hacia afuera del resorte. La presión del fluido se puede medir directamente si se calibra el resorte por adelantado. Esto se consigue aplicando una fuerza conocida al resorte para comprimirlo a una distancia determinada.

(fig 1.2)
figura 1.2 dispositivo sencillo para medir la presión en un fluido.
La F es la magnitud de la fuerza que el fluido ejerce sobre el émbolo y A es el área del émbolo, entonces la presión media, P, del fluido en el nivel al que el dispositivo se ha sumergido se define como la razón de la fuerza del área:
P = F
A
Puesto que la presión se define como la fuerza por unidad de área, se mide en pascales N.m2 (newtons por metro cuadrado.)
Es necesario conocer la magnitud de la fuerza que ejerce sobre una superficie y el área sobre la cual se aplica esa fuerza.
Ejemplo:
un hombre de 700 N puede estar de pie sobre un piso cubierto de vinilo con zapatos de calle normales sin dañar la superficie. Si llevara puesto los zapatos de golf, con numerosos clavos metales que sobresalen de las suelas, causaría un daño considerable al piso. En ambos casos la fuerza la fuerza neta que se aplica al piso es de 700 N. Sin embargo, cuando el hombre lleva zapatos ordinarios, el área de contacto con el piso es mayor que cuando lleva zapatos de golf. (En el segundo caso, la única área en contacto con el piso es la suma de las pequeñas áreas de sección transversal de los clavos metálicos.) Por tanto la presión sobre el piso es mucho menor cuando lleva los zapatos ordinarios.
TABLA 1. DENSIDAD DE ALGUNAS SUSTANCIAS COMUNES
sustancia
|
p(kg/m3)a
|
sustancia
|
p(kg/m3)a
|
Helio
|
0.917 x105
|
Agua
|
1.00 x103
|
Aluminio
|
2.70 x103
|
Glicerina
|
1.26 x103
|
Hierro
|
7.86 x103
|
Alcohol Etílico
|
0.806 x103
|
Cobre
|
8.92 x103
|
Benceno
|
0.879 x103
|
Plata
|
10.5 x103
|
Mercurio
|
13.6 x103
|
Plomo
|
11.3 x103
|
Aire
|
1.29
|
Oro
|
19.3 x103
|
Oxigeno
|
1.43
|
Platino
|
21.4 x103
|
Hidrogeno
|
8.99 x10-3
|
Uranio
|
18.7 x103
|
Helio
|
a Todos los valores son a presión atmosférica y temperatura estándares (TPE), definidas como una atm (1.01 x105 Pa) y 0° C (273 K) para convertir a gramos por centímetro cúbico mltiplíquese por 10-3
BIBLIOGRAFIA
- FISICA QUINTA EDICIÓN 2001 -RAYMOND A. SERWAY Y JERRYS. FAUGHN - capitulo 9 SÓLIDOS Y FLUIDOS. impreso en Mexico . publicada originalmente en ingles por Saunders College Publishing U.S.A -- PRENTICE HALL.
- FISICA PARA LA CIENCIA Y LA TECNOLOGIA- VOLUMEN 1 . QUINTA EDICIÓN -TIPLER MOSCA. IMPRESO EN ESPAÑA- EDITORIAL REVERTÉ- edición original en la lengua inglesa publicada por W.H FREEMAN AND COMPANY , new york and Basingstoke.
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