viernes, 25 de mayo de 2012

Lectura 19: Hidrostática

Es la parte de la física que estudia los fluidos en reposo. Un fluido es un cuerpo que puede desplazarse fácilmente y que cambia de forma bajo la acción de fuerzas pequeñas. Los líquidos y los gases son fluidos. Y entre ellos, el agua y el aire son fluidos ideales, pues su baja viscosidad facilita su estudio.

Para el estudio de la hidrostática es necesario definir dos magnitudes: la presión y la densidad.

Presión:

Presión es la fuerza normal ejercida sobre un cuerpo por unidad de área. Por fuerza normal se entiende la fuerza o el componente de la fuerza ejercida de manera perpendicular a la superficie involucrada. Matemáticamente, esta relación se representa por la expresión:

La anterior fórmula indica que la presión depende de la fuerza y del área. Una fuerza pequeña puede generar una gran presión si se aplica sobre un área muy pequeña. Por esta razón afilamos los cuchillos y demás objetos corto punzantes. Del mismo modo, una gran fuerza puede generar una presión pequeña si se aplica sobre un área grande. Esta es la razón por la cual la base de una pared es más ancha que ella y porque los edificios tienen bases amplias.

En el sistema internacional, la unidad de fuerza es el Newton y la unidad de área es el metro cuadrado. Por tanto, las unidades de presión pueden darse en newton por metro cuadrado (N/m2). Sin embargo, a esta combinación de unidades se le conoce como pascal. Es decir que un pascal es la presión equivalente a un newton por metro cuadrado. En las obras de ingeniería, por lo general, la presión se mide en pascales por tratarse de presiones muy grandes.

En el sistema inglés, la presión es la libra por pulgada cuadrada. Esta unidad se utiliza mucho en la industria. La presión del aire en los neumáticos se mide en libras (aunque debería decirse libras por pulgada) y en esta unidad se calibran buena parte de los compresores.

En el caso de la presión atmosférica, se utilizan unidades como la atmósfera o el torr por ser presiones muy pequeñas. Una atmósfera de presión equivale a la presión ejercida por una columna de mercurio (Hg) de 76 centímetros sobre un metro cuadrado al nivel del mar. Un torr equivale a un milímetro de mercurio.

Los instrumentos para medir la presión se denominan manómetros. En el caso de la presión sanguínea, el aparato usado es el esfigmomanómetro, que funciona igual al manómetro pero reacciona a cambios de presión mucho más pequeños.

Equivalencias entre unidades de presión

En la mayoría de los cálculos se utilizan las unidades del sistema internacional, de manera que es importante conocer la equivalencia de las diferentes unidades de presión con relación al pascal.

  • 1pascal = 1N/m2
  • 1 Atmósfera = 1.013×105 pascales (Pa)
  • 1 torr = 1mmHg = 133 pascales
  • 1bar = 10 pascales
  • 1 libra/pulgada2 = 6.891×103 pascales

Taller de lectura 19

  1. ¿Qué es la hidrostática?
  2. ¿Qué es un fluido?
  3. ¿Por qué el aire y el agua son fluidos ideales?
  4. ¿Qué es presión?
  5. Escriba la fórmula para calcular la presión
  6. ¿para que se afilan los cuchillos?
  7. ¿Por qué las bases de los edificios deben ser anchas?
  8. ¿Cuál es la unidad de presión en el sistema internacional? ¿Cuál es su símbolo?
  9. ¿Cuál es la unidad de presión en el sistema inglés?
  10. ¿en que unidades se mide la presión atmosférica?
  11. ¿Qué instrumentos se utilizan para medir la presión?
  12. ¿Cómo se llama el instrumento utilizado para medir la presión sanguínea?
  13. Escriba la equivalencia de las diferentes unidades de presión en relación al pascal
  14. Copie la siguiente tabla

La presión se halla dividiendo la fuerza entre el área
El área se calcula dividiendo la fuerza entre la presión
La fuerza se obtiene multiplicando presión por área

Realice los siguientes ejercicios con base en las fórmulas de la tabla anterior

  1. Calcule la presión ejercida por un objeto cuyo peso es 40 newton si su área base es de 10 metros cuadrados
  2. Calcule la fuerza de un objeto cuya área base es de 12.5m2 si ejerce una presión de 200Pa
  3. ¿Cual será el área base de un objeto si su peso es 1200N y ejerce una presión de 25000Pa?

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