HIDROMECANICA Estudia los fluidos: Líquidos y gases

1. HIDROMECANICAEstudia los fluidos: Líquidos y gases Se divide en: • Hidrostática: estudia los líquidos en reposo • Hidrodinámica: Estudia los líquidos en movimiento • Neumática: Estudia los gases

2. Experimentos • http://www.experimentosdefisica.net/submarino-casero-experimento-facil-principio-arquimedes/ Submarino casero • Experimento del huevo que flota

3. PRESION P = PRESION F = FUERZA A = AREA LA UNIDAD ES : PASCAL = • 1 BARIA = DINA / CM2 • LA PRESION ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FUERZA E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL AREA : • A MAYOR FUERZA , MAYOR PRESION • A MAYOR AREA MENOR PRESION

4. AREA MAYOR , PRESION MENOR AREA MEDIANA , PRESION MEDIANA AREA MENOR , PRESION MAYOR

5. PRESION HIDROSTATICA LIQUIDOS EN REPOSO • m = d . v m=masa ; d = densidad ;V=Volumen • V = A . h V=Volumen ; A = Area ; h = Altura • F = m . g F = d . A . h . g Fuerza sobre un líquido • P = d h g Presión sobre un líquido

6. La presión es igual en dos o más puntos a la misma profundidadPD Igual PC La Presión aumenta con la profundidad: PB MayorPA; PC Mayor PB D C

7. PRESION HIDROSTATICA • Pe = d g Pe = Peso específico • P = Pe h = dgh

8. TENSIOMETROMANOMETRO

9. PRINCIPIO DE PASCAL • UN LIQUIDO TRANSMITE EN TODOS LOS SENTIDOS LA PRESION QUE SE EJERCE SOBRE EL • LOS LIQUIDOS TIENEN LA PROPIEDAD DE MULTIPLICAR O REDUCIR UNA FUERZA

10. A2 = 200 cm2 UN SOLIDO TRANSMITE LA FUERZA QUE SE EJERCE SOBRE EL A1 = 20 cm2 F1 = 10 N F2 = 10 N LOS LIQUIDOS TRANSMITEN LA PRESION QUE SE EJERCE SOBRE ELLOS A2 = 200 cm2 A1 = 20 cm2 F1 = 10 N F2 = 100 N

11. PRENSA HIDRAULICA • EJEMPLOS: Montacargas, Volquetas , Baúl de los carros, además los amortiguadores • = = = • La fuerza sobre el pistón menor es D.P a su área y a la fuerza sobre el pistón mayor e I.P al área del pistón mayor

13. PARADOJA HIDROSTATICA En varios recipientes unidos con una misma base pero con diferente forma y tamaño(vasos comunicantes) al colocarles un solo líquido, este alcanza el mismo nivel en todos.

14. Vasos comunicantes con líquidos no miscibles Al colocar un líquido alcanza el mismo nivel en las dos ramas. Al echar aceite, las superficies del agua quedan a distintos niveles. Por lo anterior se concluye que las alturas de los dos líquidos son inversamente proporcionales a sus densidades o a sus pesos específicos =

15. LEY FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA • PA – PB = HA . Pe – HB . Pe • PA – PB = Pe (HA – HB) • La diferencia de presión entre dos puntos de un mismo líquido depende de la diferencia de las alturas.

16. PRINCIPIO DE ARQUIMEDES • TODO CUERPO SUMERGIDO EN UN LIQUIDO RECIBE UN EMPUJE , DE ABAJO HACIA ARRIBA , IGUAL AL PESO DEL LIQUIDO DESALOJADO • E = V Pe E = Empuje ; V = Volumen del cuerpo Pe = Peso específico

17. EJEMPLO

18. PESO APARENTE • P1 = P – E P1 = PESO APARENTE ; E = EMPUJE P = PESO DEL CUERPO • CUERPOS FLOTANTES (Huevo que flota) 1. E < P 2. E = P 3. E > P P E 1 2 3

20. HIDRODINAMICA • LIQUIDOS EN MOVIMIENTO • TEOREMA DE EVANGELISTA TORRICELLI • LA VELOCIDAD DE SALIDA DE UN LIQUIDO POR UN ORIFICIO ES IGUAL A LA VELOCIDAD ADQUIRIDA POR CUALQUIER CUERPO AL CAER LIBREMENTE DESDE UNA ALTURA h

21. GASTO TEORICO : CANTIDAD DE LIQUIDO O CAUDAL QUE SALE POR UN ORIFICIO GT =

22. ECUACION DE CONTINUIDAD Cuando un fluido se encuentra en movimiento puede cambiar su velocidad. En un río el agua avanza lento en sectores anchos o de mucha profundidad y avanza muy rápido en sectores angostos o poco profundos. La relación entre área y velocidad de un fluído está definida por la ecuación de continuidad: A1 . V1 = A2 . V2

23. ECUACION DE BERNOULLI En un fluido la suma de la presión, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitacional por unidad de volumen, se mantiene constante, a lo largo de una línea de corriente. ½ ρ .V2+ ρgh+P= Constante

24. APLICACIONES DE LA ECUACION DE BERNOULLI • TUBO DE VENTURI Instrumento para medir la velocidad de un fluido y su funcionamiento se basa en el principio de Bernoulli ½ ρ.V2 + P = Constante. Cuando la velocidad aumenta , la presión disminuye

25. FLUJO SANGUINEO La circulación sanguínea es una función vital, ya que es el medio a través del cual las células de nuestro cuerpo pueden recibir el oxigeno y los nutrientes que necesitan y además eliminar las sustancias de desecho. Por esto es importante que la sangre esté en movimiento, es decir que su comportamiento sea similar al de un fluido en movimiento. La sangre circula como consecuencia de la existencia de zonas que están a distinta presión y se mueve desde donde la presión es mayor hacia donde la presión es menor. La presión sanguínea es máxima al salir del ventrículo izquierdo y va disminuyendo hasta llegar a la aurícula derecha a muy baja presión. Los vasos sanguíneos se adecuan a los cambios en la presión del flujo sanguíneo.

26. La presión está relacionada con la fuerza que ejerce la sangre sobre las paredes de los vasos sanguíneos. Esta presión es llamada presión arterial y se mide con el tensiómetro. Cuando el corazón se contrae , la presión es máxima(Sistólica) 120 mmHg y cuando el corazón se relaja, la presión es mínima (diastólica) 80 mmHg

27. VISCOSIDAD Es la propiedad que tienen los fluidos de presentar resistencia a fluir o derramarse. Los fluidos más viscosos fluyen más lentamente y también es más difícil mover objetos a través de ellos. No hay que confundir viscosidad con densidad. Ejemplo: El aceite es más viscoso pero menos denso que el agua. La viscosidad aumenta con la presión

28. TENSION SUPERFICIAL • FENOMENO QUE SE PRESENTA EN LA SUPERFICIE DE LOS LIQUIDOS DEBIDO A LA COMPOSICION DE LAS FUERZAS ENTRE LOS ATOMOS Y MOLECULAS DE SU SUPERFICIE CAPILARIDAD ES LA TENDENCIA DE UN LIQUIDO A ASCENDER O DESCENDER EN UN TUBO DELGADO , COMO CONSECUENCIA DE LA ADHESION O COHESION DE LAS MOLECULAS .

29. UN EJEMPLO DE TENSION SUPERFICIAL : UNA AGUJA DE ACERO SOBRE EL AGUA EL CLIP ESTA DEBAJO DEL NIVEL DEL AGUA QUE HA AUMENTADO LIGERAMENTE. LA TENSIÓN SUPERFICIAL EVITA QUE EL CLIP SE SUMERJA Y QUE EL VASO REBOSE.

30. NEUMATICA Neumática que trata los movimientos y procesos del aire. Es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse .

32. ATMOSFERA ES LA CAPA GASEOSA DE LA TIERRA , SIENDO LA CAPA MAS EXTERNA Y MENOS DENSA . LA ATMOSFERA PROTEGE LA VIDA SOBRE LA TIERRA ABSORBIENDO LOS RAYOS ULTRAVIOLETA DEL SOL Y ADEMAS como escudo protector contra los meteoritos, CAPAS DE LA ATMOSFERA • 1. TROPOSFERA • 2. ESTRATOSFERA • 3. OZONOSFERA • 4. MESOSFERA • 5. IONOSFERA • 6. EXOSFERA

35. TROPOSFERA • CAPA MAS CERCANA A LA TIERRA • ALTURA : 11 KMS • ZONA MAS TURBULENTA • COMPRENDE :NUBES , VIENTOS HORIZONTALES , CORRIENTES VERTICALES , TORMENTAS , PRECIPITACIONES ATMOSFERICAS • COMPRENDE LAS ¾ PARTES DE LA ATMOSFERA • TEMPERATURA : ENTRE 14º.C y -55º.C

36. ESTRATOSFERA • Altitud 32 kms • Temperatura – 55ºC es constante • Está dispuesta en capas más o menos horizontales (o estratos) • Es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. • A medida que se sube, la temperatura en la estratosfera aumenta. • El aumento de la temperatura se debe a que los rayos ultravioleta transforman al oxígeno en ozono, proceso que involucra calor

37. OZONOSFERA • Es la capa que contiene una concentración relativamente alta de ozono. • Esta capa, que se extiende aproximadamente de los 15 km a los 40 km de altitud, reúne el 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97% al 99% de la radiación ultravioleta de alta frecuencia.

38. MESOSFERA • Es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. • Se extiende entre los 50 y 80 km de altura • Contiene solo el 0.1% de la masa total del aire. • Es la zona más fría de la atmósfera, pudiendo alcanzar los -80 °C. • Es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. • La baja densidad del aire en la mesosfera determina la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes.

39. IONOSFERA • Altura 966 KMS • Capa conductora de electricidad • CONTIENE CAPAS REFLECTORAS QUE DEVUELVEN HACIA LA TIERRA LAS ONDAS DE RADIO • Se presentan las AURORAS BOREALES • Temperatura máxima 2200º.C • La temperatura aumenta con la altitud. • Es la cuarta capa de la atmósfera de la Tierra. • A esta altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la actividad solar. • Si el sol está activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1.500° C e incluso más altas. • En ella se encuentra el 0.1% de los gases.

40. EXOSFERA • Altura 72500 KMS • Es la última capa de la atmósfera de la Tierra • Esta es el área donde los átomos se escapan hacia el espacio.

41. CINTURON VAN ALLEN (MAGNETOSFERA) • Región de partículas energéticas cargadas de electricidad , existen dos cinturones : • El cinturón exterior está compuesto en su mayor parte por electrones. • Un segundo cinturón más cerca de la Tierra ,está formado principalmente por protones de gran energía y algunos electrones de poca energía. • Podemos pensar a cada uno de estos cinturones como un río de cargas, una corriente eléctrica en forma de llanta, la cual no circula en un alambre o conductor. • Se sostiene girando en el espacio alrededor de la Tierra, como los anillos de Saturno que lo acompañan en todos sus movimientos • Los anillos o cinturones de Van Allen protegen a la Tierra de las partículas eléctricas con que el Sol bombardea a los planetas de su sistema y que son transportadas por el viento solar.

43. TEORIA CINETICA DE LOS GASES • LAS MOLECULAS EN LOS GASES ESTAN MUY SEPARADAS ENTRE SI CON VELOCIDAD DE 1500 m/s aprox. • LAS MOLECULAS DE UN GAS SALTAN EN TODAS DIRECCIONES , POR LO CUAL , UN GAS ENCERRADO EJERCE PRESION HACIA ARRIBA , HACIA ABAJO Y A LOS LADOS.

44. PRESION ATMOSFERICA Torricelli llenó de mercurio un tubo de 1 m de largo, (cerrado por uno de los extremos) y lo invirtió sobre una cubeta llena de mercurio, de inmediato la columna de mercurio bajó varios centímetros, permaneciendo estática a unos 76 cm (760 mm) de altura ya que en esta influía la presión atmosférica. Como según se observa la presión era directamente proporcional a la altura de la columna de mercurio (h), se adoptó como medida de la presión el mm (milímetro) de mercurio. Así la presión considerada como "normal" se correspondía con una columna de altura 760 mm. La presión atmosférica se puede medir también en atmósferas (atm): 1 atm = 760 mm = 101.325 Pa = 1,0 kgf/cm2 Conclusión La columna de mercurio no cae debido a que la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del mercurio (y transmitida a todo el líquido y en todas direcciones) es capaz de equilibrar la presión ejercida por su peso. 760 mmHg = 1 atm 1 atm = 1.013 mbar o hPa 1 mbar o hPa = 0,7502467 mmHg

45. PRESION ATMOSFERICA • ES LA PRESION QUE EJERCE LA ATMOSFERA SOBRE LAS COSAS Y LAS PERSONAS QUE ESTAN EN LA TIERRA. • LA PRESION ATMOSFERICA TIENE SU MAYOR VALOR AL NIVEL DEL MAR DONDE HAY MAYOR CANTIDAD DE AIRE • P = d h g =13,6 gr/cm3.980 cm/s2 . 76 cm • P = 1012928 Dinas / cm2 (Barias) • 1 atmosfera = 1033,6 gf/cm2 • 1 atm = 0,010336 kgf/cm2

46. AL SUBIR EN UN ASCENSOR : AL PASAR SALIVA SE IGUALAN LAS PRESIONES • LA PRESION ATMOSFERICA SE MIDE CON BAROMETROS Y EXISTEN : • -BAROGRAFOS • -ALTIMETROS • -ANEROIDES

48. DIFUSION DE LOS GASES • La difusión, es la mezcla gradual de las moléculas de un gas con moléculas de otro gas, en virtud de sus propiedades cinéticas • Es el fenómeno por el cual las moléculas de un gas se distribuyen uniformemente en otro gas. • También se establece como la capacidad de las moléculas gaseosas para pasar a través de aberturas pequeñas, tales como paredes porosas, de cerámica o porcelana que no se halla vidriada • La difusión siempre procede de una región de mayor concentración a otra menos concentrada. • A pesar de que las velocidades moleculares son muy grandes, el proceso de difusión toma una tiempo relativamente grande para complementarse.

49. Por eso, la difusión de los gases siempre sucede en forma gradual. • Un gas ligero se difundirá a través de un cierto espacio mas rápido que un gas pesado LEY DE LA DIFUSIÓN GASEOSA • Fue establecida por Thomas Graham; quien manifiesta lo siguiente: • “en las mismas condiciones de presión y temperatura, las velocidades de difusión de dos gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus masas moleculares

50. PRINCIPIO DE PASCAL EN LOS GASES • LOS GASES TRANSMITEN PRESIONES EN TODAS LAS DIRECCIONES Y SENTIDOS , IGUAL QUE LOS LIQUIDOS. PRINCIPIO DE ARQUIMEDES EN GASES • TODO CUERPO SUMERGIDO EN UN GAS RECIBE UN EMPUJE DE ABAJO HACIA ARRIBA IGUAL AL PESO DEL GAS DESALOJADO