UNIDAD 4: La presión y formas de energia
Fuerzas en el interior de los líquidos
Las fuerzas en el interior de los líquidos están relacionadas principalmente con las interacciones entre las moléculas que lo componen. Estas fuerzas son fundamentales para entender el comportamiento y las propiedades de los líquidos. Las principales fuerzas presentes en el interior de un líquido son:
Fuerzas de cohesión: Son las fuerzas de atracción entre las moléculas del mismo líquido. Estas fuerzas mantienen unidas a las moléculas y son responsables de la tensión superficial, que es la tendencia de la superficie de un líquido a minimizar su área.
Presión en los líquidos: La presión dentro de un líquido aumenta con la profundidad debido al peso del líquido sobre las capas inferiores. La presión en un fluido se transmite igualmente en todas las direcciones, lo que se conoce como el principio de Pascal.
Fuerzas de adhesión: Son las fuerzas de atracción entre las moléculas del líquido y las moléculas de una superficie sólida o de otro líquido. Permiten fenómenos como la capilaridad, donde un líquido sube por un tubo estrecho debido a la atracción entre el líquido y las paredes del tubo.
Recuerda: La presión hidrostática en un punto de un liquido es directamente proporcional a la densidad y a la profundidad a la que se halla este punto
Principio de Pascal
El principio de Pascal es una ley fundamental de la mecánica de fluidos, enunciada por el científico francés Blaise Pascal en 1647. Este principio establece que cualquier cambio de presión aplicado a un fluido incomprensible y en reposo se transmite de manera uniforme en todas las direcciones a través de todo el fluido, sin importar la forma del recipiente que lo contenga.
¿En que aplicamos el Principio de Pascal?
El principio de Pascal tiene diversas aplicaciones cotidianas, como:
Frenos hidráulicos: Se transmite la presión del pedal a las pastillas de freno para detener el automóvil.
Maquinaria pesada: Grúas y excavadoras usan fluidos hidráulicos para mover objetos pesados mediante la transmisión uniforme de presión.
Jeringas: Permiten inyectar fluidos aplicando presión en el émbolo
Prensas hidráulicas: Usan el principio para aplicar grandes fuerzas a materiales.
Elevadores de coches: Levantan vehículos en talleres mediante presión hidráulica.
La presión aplicada en un punto de un liquido se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones en el interior del liquido.
¿Cómo puedo calcular el Principio de Pascal?
Aquí te dejo un video que te va a ayudar a entender como calcular el Principio de Pascal de una manera muy fácil :D
Principio de Arquímedes
Un cuerpo parcial o completamente sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba (empuje) igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo. Este principio fue formulado por el matemático y físico griego Arquímedes de Siracusa en el siglo III a.C. y se puede entender como una forma de explicar por qué los objetos flotan o se hunden en los líquidos. Mira la siguiente imagen, así actúa el Principio de Arquímedes.
Conceptos clave relacionados con el principio de Arquímedes
Empuje: Es la fuerza hacia arriba que ejerce el fluido sobre el cuerpo sumergido en él. El empuje tiene la misma magnitud que el peso del fluido desplazado por el objeto.
Peso del fluido desplazado: Este es el peso del volumen de fluido que el objeto desplaza al sumergirse en él. Si un objeto desplaza una mayor cantidad de fluido, el empuje será mayor.
Flotación: Un objeto flotará si el empuje que experimenta es igual a su peso. Si el peso del objeto es mayor que el empuje, el objeto se hundirá. Si el peso del objeto es menor que el empuje, el objeto flotará.
Importancia y aplicaciones
El principio de Arquímedes es fundamental en el desarrollo de la hidrostática y la ingeniería moderna, especialmente en áreas como la navegación y la medición de densidades. Este principio permite comprender cómo los objetos interactúan con los fluidos, lo que es clave para el diseño de barcos, submarinos y otros dispositivos que dependen de la flotación. Además, se usa para medir la densidad de los materiales y para estudiar la presión en fluidos.
Navegación: Diseño de barcos y submarinos, que flotan debido al empuje hacia arriba.
Medición de densidad: Determinación de la densidad de objetos mediante desplazamiento de agua.
Hidrostática: Estudio de la presión en líquidos y comportamiento de los fluidos.
Fórmula del empuje
¿Cómo resolvemos el Principio de Arquímedes?
Flotabilidad de los cuerpos
La flotabilidad de los cuerpos es un concepto fundamental en la física de los fluidos, que describe la capacidad de un objeto para flotar o hundirse en un fluido. Está directamente relacionada con el principio de Arquímedes, que establece que un objeto parcial o completamente sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba (empuje) igual al peso del fluido desplazado por el objeto. La flotabilidad depende de la interacción entre el peso del objeto y el empuje ejercido por el fluido.
¿Por qué los objetos flotan o se hunden?
Los objetos flotan o se hunden dependiendo de la comparación entre sus densidades y las del fluido en el que se encuentran:
Objetos menos densos que el fluido: Si un objeto tiene una densidad menor que la del fluido, el empuje superará el peso del objeto, y este flotará. Un ejemplo común es un trozo de madera flotando en agua.
Objetos más densos que el fluido: Si un objeto tiene una densidad mayor que la del fluido, su peso será mayor que el empuje, y el objeto se hundirá. Por ejemplo, una piedra se hunde en el agua porque es más densa que el agua.
Objetos con densidad igual a la del fluido: Si un objeto tiene una densidad igual a la del fluido, se mantendrá suspendido en el fluido, ni flotando hacia arriba ni hundiéndose.
Factores que pueden alterar la flotabilidad:
Temperatura del fluido: La densidad de los fluidos cambia con la temperatura. El agua, por ejemplo, es más densa a temperaturas más bajas y menos densa a temperaturas más altas. Este cambio puede influir en la flotabilidad de los objetos.
Salinidad del fluido: En el caso del agua, su densidad aumenta con la cantidad de sal disuelta en ella. Por eso, los objetos tienen mayor facilidad para flotar en agua salada que en agua dulce. Un ejemplo de esto es que es más fácil flotar en el mar que en un lago de agua dulce.
Aplicaciones de la flotabilidad
Diseño de embarcaciones: El principio de flotabilidad es crucial para el diseño de barcos, submarinos, balsas y otros dispositivos flotantes.
Medición de la densidad: La flotabilidad se puede usar para medir la densidad de los materiales. Un objeto cuya flotabilidad está en equilibrio con el peso del fluido desplazado puede ayudar a calcular su densidad relativa.
Flotación de globos: El principio también explica la flotación de objetos más ligeros que el aire, como los globos de helio.
