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• Нестора Габриэль Серрано

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TALLER DE REFUERZO FLUIDOS

Nombre: Asignatura:

Curso: Física y Educación Ambiental

OCTAVO

Fecha:

Apreciado estudiante, desarrolle el presente taller teniendo en cuenta las siguientes recomendaciones: * Es importante complementar su preparación para la evaluación acumulativa retomando las actividades para la comprensión desarrolladas en las guías, talleres, trabajos, apuntes y otras actividades desarrolladas en las clases durante este periodo. * Participe activamente durante el desarrollo del presente taller; no se quede con dudas, aclárelas con la ayuda del profesor; Recuerde: “No hay preguntas tontas…, sino tontos que no preguntan” FLUIDOS: Son todos los cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. Los líquidos son incompresibles. Los gases son compresibles. PRESIÓN: La acción que ejerce una fuerza, es inversa al área de la superficie done actúa. Sí la superficie es pequeña, la fuerza ejercerá mayor presión y viceversa. La razón o cociente entre la fuerza ejercida y el área de contacto se llama PRESIÓN. P = F / A. Su unidad en el Sistema Internacional es el Pascal (Pa = 1 N / m2). PRESIÓN ATMOSFÉRICA: La capa de aire que envuelve la tierra, ejerce una presión sobre los cuerpos situados en ella. Dicha presión fue estudiada por Evangelista Torricelli.

PRESIÓN HIDROSTÁTICA: Principio fundamental - La Hidrostática trata de los líquidos en reposo. Un líquido encerrado en un recipiente crea una presión en su seno y ejerce una fuerza sobre las paredes que lo contienen.

Equivalencias: 1 atm = 760 mmHg = 101.300 Pa

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje, hacia arriba, equivalente al peso del volumen desalojado. E = Empuje; 𝛿 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑

La presión hidrostática en un punto del interior de un líquido es directamente proporcional a la densidad del fluido (𝛿), a la profundidad (h) y a la gravedad del lugar (g). Los fluidos (líquidos y gases) ejercen también una presión sobre cual-quier cuerpo sumergido en ellos, P = 𝛿.g.h. La presión será tanto mayor cuanto más denso sea el fluido y mayor la profundidad. Todos los puntos situados a la misma profundidad tienen la misma presión. PRINCIPIO DE PASCAL: La presión en un punto de un líquido, se transmite con igual intensidad a todos los puntos del líquido. Por ejemplo, los gatos hidráulicos. P1 = P2 F1 / A1 = F2 / A2

E = Peso desalojado = mg E = 𝛿.g.Vlíquido desalojado

4N

1N

F2 F1

Área 2 Presión

Área 1 0.0 N

3.0 N

ACTIVIDAD 1: Responder las siguientes preguntas: De acuerdo con el anterior texto y con ayuda de la información contenida en la guía, responder las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es un fluido? _____________________________________________________________________________________________________ 2. Mencionar dos ejemplos de fluidos. _____________________________________________________________________________________________________ 3. ¿Qué diferencia se puede establecer entre un fluido líquido y un fluido gaseoso? _____________________________________________________________________________________________________ 4. Señala la diferencia entre fuerza y presión. _____________________________________________________________________________________________________ 5. ¿Cuál es la relación entre la presión en un líquido y la profundidad del líquido? _____________________________________________________________________________________________________ 6. ¿Y entre la presión de un líquido y su densidad? _____________________________________________________________________________________________________ 7. Si nadas bajo la superficie en agua salada, ¿la presión será mayor que si nadas en agua dulce a la misma profundidad? ¿Por qué? _____________________________________________________________________________________________________ 8. ¿Cómo se compara la presión del agua a 1 metro bajo la superficie de un estanque pequeño, con la presión de agua a un metro bajo la superficie de un lago inmenso? _____________________________________________________________________________________________________

9. Si perforas un agujero en un recipiente lleno de agua, ¿en qué dirección saldrá el agua al principio, fuera del recipiente? _____________________________________________________________________________________________________ 10. ¿Por qué la fuerza de flotabilidad actúa hacia arriba sobre un objeto sumergido en agua? _____________________________________________________________________________________________________ 11. ¿Cómo se compara la fuerza empuje sobre un objeto sumergido con el peso del agua desplazada? _____________________________________________________________________________________________________ 12. ¿Qué interpretación se le puede dar al peso aparente? _____________________________________________________________________________________________________ ACTIVIDAD 2: Resolver los siguientes problemas: 1. La profundidad del agua en la represa del lago calima es de 220 m. ¿Cuál es la presión del agua? 2. Una pieza de 6 kg de metal desplaza 1 L de agua cuando se sumerge en ella. ¿Cuál será su densidad? 3. Una lancha rectangular mide 5 m de longitud por 2 m de ancho y flota en agua dulce. Calcula hasta dónde se hunde cuando se sube en ella un caballo de 400 kg. 4. Calcular la masa y el peso de un colchón de aire, cuyas dimensiones son 2 m de lago, 2 m de ancho y 30 cm de profundidad. 5. Para levantar un carro se utiliza un gato hidráulico. Si la masa del automóvil es 1.000 kg, y el pistón A1 tiene un área de 20 cm², al cual se le aplica una fuerza de 200 N. Determinar el área del pistón A2 que permitirá que el caro se pueda elevar. 6. ¿Qué fuerza actúa sobre la espalda de un buceador si bucea a 3 m de profundidad en agua dulce y su espalda tiene una superficie de 0,3 m2? 7. Un submarino puede bajar hasta los 2.000 m de profundidad en agua dulce, calcular la presión que soporta. ¿A qué profundidad podría bajar si se sumerge en mercurio que tiene una densidad de 13.600 g/L? 8. ¿Con qué fuerza hay que tirar para quitar el tapón de una bañera llena de agua hasta los 80 cm si el tapón es circular y de radio 3 cm? 9. Calcular la presión a una profundidad de 20 metros en el mar sabiendo que la densidad del agua del mar es de 1,03 kg/L. 10. Calcular la fuerza que actúa sobre una chapa cuadrada de 10 cm de lado sumergida en agua a una profundidad de 40 cm. Densidad del agua 1.000 kg/m3 ACTIVIDAD 3: Ejercicios de Profundización: A continuación, se plantean ejercicios complementarios para profundizar la comprensión del movimiento de caída libre y/o lanzamiento vertical. El estudiante libremente podrá desarrollar estos ejercicios, los cuales no hacen parte del taller, sólo se proponen para que complemente su preparación para la evaluación acumulativa. 11. Calcular la presión del agua en el fondo de la torre de 100 m de altura. 12. Un buzo se encuentra sumergido a 20 m de profundidad en el mar. ¿Qué presión soporta? Dato densidad del agua de mar 1,03 g/cm2. 13. El piso superior de un edificio está a 50 m por encima del sótano. Calcular por cuánto supera la presión del agua que se registra en el sótano a la que existe en el último piso.

14. La presión del agua en el fondo de un barril cerrado de un metro de alto es de 98 Pa. ¿Cuál es la presión en el fondo del barril cuando un tubo de 5 m lleno con agua se inserta en la parte superior del barril? 15. Sobre un clavo que tiene la punta de sección 0,1 mm2 y que está a punto de penetrar en una madera se coloca una masa de 35 kg. a) ¿Qué presión ejerce en la madera? b) ¿Qué fuerza ejerce? 16. Un buceador que lleva unas gafas de 50 cm2 de superficie está sumergido en agua de densidad 1,03 g/cm3 a 25 m de profundidad. a) ¿Qué presión soporta? b) ¿Qué fuerza se ejerce sobre las gafas? 17. Los émbolos de una prensa hidráulica tienen de secciones 10 y 250 cm2. Se aplica una fuerza de 200 N sobre el émbolo pequeño. a) ¿Qué fuerza ejercerá el mayor? b) ¿Qué distancia sube el émbolo grande si el pequeño baja 5 cm? 18. Una esfera de masa 100 g y volumen 200 cm3 se coloca sobre agua dulce y alcanza el equilibrio. a) ¿Qué volumen se sumerge de la esfera? b) ¿Qué empuje experimenta? 19. Un cilindro construido de plomo se sumerge en alcohol. Si el radio de la base del cilindro es 3 cm y la altura es 7 cm. Determine la fuerza de empuje del cilindro en Newtons. 20. Una pieza metálica cuyo peso en el aire es 35 N, se pesa cuando se sumerge en agua dando un valor de 15 N. Determinar: a) El volumen de la pieza en m³ b) La Masa de la pieza en kg. c) La densidad del material en que se construyó.