7-Un tubo en U contiene agua en su parte inferior y aceite de peso específico 0,92grf/cm"; este ocupa una longitud
de 12 cm en una de las ramas. Calcule el desnivel entre las superficies libres de ambos líquidos.
Respuestas
La materia puede clasificarse por su forma física
como un sólido, un líquido o un gas. Las moléculas
de los s6lidos a temperaturas y presiones ordinarias
tienen atracción fuerte entre ellas y permanecen en
posición fija relativa una a la otra. Luego un sólido
tiene volumen y forma definida y sufre
deformaciones finitas bajo la acción de una fuerza.
Las moléculas de los líquidos a temperaturas y
presiones ordinarias tienen poca atracción entre ellas
y cambian de posición relativa una a otra. En
consecuencia los líquidos tienen volumen definido
tomando la forma del recipiente que los contiene,
pero no lo llenan necesariamente.
Las moléculas de los gases a. temperaturas y
presiones ordinarias tienen muy poca atracción entre
ellas y tienen un movimiento al azar, o sea que los
gases no tienen volumen ni forma definidas, adoptan
la forma del recipiente que los contiene y lo llenan
completamente. : .
A causa de que los líquidos y gases a temperaturas y
presiones ordinarias no resisten la acción de un
esfuerzo cortante y continúan deformándose bajo su
acción, son conocidos como fluidos.
La rama de la Física que estudia los efectos de las
fuerzas que actúan sobre 1os fluidos se denomina
Mecánica de Fluidos, tradicionalmente subdividida
en dos partes estática y dinámica.
Estática de los fluidos, estudia el equilibrio de los
fluidos bajo la acción de fuerzas estacionarias.
Dinámica de los fluidos, estudia el movimiento de
los fluidos y las causas que la producen, sostienen o
se oponen a este movimiento.
DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA Y PESO
ESPECÍFICO
Densidad o masa especifica
En un fluido, es importante la densidad o masa
específica ella permite calcular el peso del elemento
de volumen que se considere, que es una posible
fuerza exterior actuando sobre cada elemento de
fluido. Para un elemento de volumen dV ubicado en
algún punto del fluido y que contenga una masa dm ,
la densidad ρ en ese punto se define mediante
dV
dm
ρ =
La unidad de densidad en SI será kg/m3
pero se usa
generalmente densidades en g/cm3
,
1 g/cm3
=1000 kg/m3
.
Densidad relativa
Es posible utilizar una escala de densidades relativas
a la de alguna sustancia específica, por ejemplo
existen las densidades de los fluidos respecto al agua,
es decir
agua
r ρ
ρ ρ = , cantidad adimensional.
Densidad del agua a 4º C = 1g/cm3
Peso específico
El peso específico denotado por γ se define como el
peso por unidad de volumen del fluido, es decir
γ = ρg , la unidad SI será N/m3
.
Ejemplo 1. Suponga que usted es capaz de llevar un
peso de 400 N. ¿Cuál sería el tamaño del cubo hecho
de oro podría usted llevar? La densidad del oro es
19300 kg/m3
.
Solución.
W mg Vg a g
3 = = ρ = ρ ⇒
( )( ) 3 3
19300 9,8
400 = = g
W
a
ρ
= 0,13
Lado del cubo = a = 13 cm
LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS. El concepto de
presión es muy general y por ello puede emplearse
siempre que exista una fuerza actuando sobre una
superficie. Sin embargo, su empleo resulta
especialmente útil cuando el cuerpo o sistema sobre
el que se ejercen las fuerzas es deformable. Los
fluidos no tienen forma propia y constituyen el
principal ejemplo de aquellos casos en los que es más
adecuado utilizar el concepto de presión que el de
fuerza.
Cuando un fluido está contenido en un recipiente,
ejerce una fuerza sobre sus paredes y, por tanto,
puede hablarse también de presión. Si el fluido está
en equilibrio las fuerzas sobre las paredes son
perpendiculares a cada porción de superficie del
recipiente, ya que de no serlo existirían componentes
paralelas que provocarían el desplazamiento de la
masa de fluido en contra de la hipótesis de equilibrio.
La orientación de la superficie determina la dirección
de la fuerza de presión, por lo que el cociente de
ambas, que es precisamente la presión, resulta
independiente de la dirección; se trata entonces de
una magnitud escalar.
La presión se designa con la letra p , y se define
como la fuerza de compresión por unidad de área
perpendicular a la fuerza.
Area sobre la que se distribuye la fuerza
Fuerza normalsobre un área