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UNIDAD 3
TEMA: MASA
DIFERENCIAS ENTRE LOS FLUIDOS Y LOS SOLIDOS A PARTIR DE SUSPROPIEDADES
Un FLUIDO es toda sustancia cuyas moléculas pueden deslizarse unas sobre otras como sucede en los LÍQUIDOS , o bien, las moléculas se mueven sueltas como en los GASES , debido a que se encuentran más separadas entre sí. Esto explica por qué los líquidos y los gases no tienen forma definida y se adaptan a la del recipiente que los contiene. Por tanto, el nombre de fluido se le puede dar tanto a un liquido como a un gas, pues ambos tienen propiedades comunes. Conviene recordar que un gas tiene una densidad (relación ente la masa de una sustancia y el volumen que ocupa) muy baja, debido a la separación entre sus moléculas y, por tanto, puede comprimirse con facilidad, mientras que UN LIQUIDO ES PRÁCTICAMENTE INCOMPRESIBLE. Además, UN GAS ES EXPANSIBLE por lo cual su volumen no es constante y al pasarlo a un recipiente de mayor volumen de inmediato ocupa todo el espacio libre. Un liquido, por su parte, no tiene forma definida, pero si volumen definido. En el caso de los SÓLIDOS, has podido observar que tienen una forma definida, lo cual se debe a que en el estado sólido cada molécula está confinada en un espacio pequeño entre moléculas cercanas, por lo que vibran sin cambiar prácticamente de lugar debido a su fuerza de cohesión. También habrás observado que hay algunos sólidos, como es el caso de una piedra, una canica, un balín, una moneda, etcétera, que no se deforman cuando se les aplica una fuerza en virtud de que no son flexibles y, por lo tanto, carecen de elasticidad. Esta propiedad de algunos sólidos de no deformarse se denomina RIGIDEZ y obedece a la resistencia que opone un objeto a las fuerzas que tienden adeformarlo.
Estados de la materia a partir de su estructura molecular La materia se encuentra en la naturaleza, de manera común, en tres estados físicos: solido, líquido y gaseoso. De acuerdo con la TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR,
la materia se encuentra formada por pequeñas partículas llamadas MOLÉCULAS y estas se hallan en movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y velocidad. Debido a su movimiento, las moléculas tienen una energía llamada CINÉTICA que tiende a separarlas, pero también, debido a la fuerza de cohesión entre sus moléculas, tienen una energía llamada POTENCIALque al
contrario, tiende a juntarlas. Por tanto, el estado físico de una sustancia puede ser: a) SOLIDO. Si la energía cinética de las moléculas es menor que la energía potencial (cohesión) que existe entre ellas. b) LIQUIDO. Si las energías cinética y potencial de sus moléculas son aproximadamente iguales. c) GASEOSO. Si la energía cinética de las moléculas es mayor que su energía potencial. En el ESTADO SOLIDO cada molécula está confundida en un espacio pequeño entre moléculas cercanas, por lo cual vibran sin cambiar prácticamente de lugar debido a su alta fuerza de cohesión. Sin embargo, si al solido se le suministra calor, las moléculas lo absorben y lo transforman en energía cinética, que al aumentar disminuye la magnitud de la fuerza de cohesión y el sólido cambia del estado sólido al liquido. Si el liquido se calienta aun mas, las moléculas aumentan su energía cinética, nulificando la fuerza de cohesión y se producirá un nuevo cambio del estado liquido al gaseoso, estado en el cual las moléculas se mueven libremente con una gran magnitud de velocidad de un lado a otro, chocan entre si y las paredes del recipiente que las contiene, y dan como resultado la denominada PRESIÓN DE GAS. Publicado por UnknownNo hay
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MIÉRCOLES, 5 DE JUNIO DE 2013HIDROSTÁTICA
PROPIEDADES FÍSICAS QUE CARACTERIZAN EL COMPORTAMIENTO DE LOSFLUIDOS EN REPOSO
VISCOSIDAD, TENSIÓN SUPERFICIAL, CAPILARIDAD, COHESIÓN, ADHESIÓN, INCOMPRESIBILIDAD, DENSIDAD, PESO ESPECIFICO, PRESIÓNVISCOSIDAD
Esta propiedad se origina por el rozamiento de unas partículas con otras cuando un líquido fluye. Por tal motivo, la VISCOSIDAD se puede definir como una medida de la resistencia que opone un líquido a fluir. La unidad de viscosidad en el Sistema Internacional es el PASCAL-SEGUNDO (PA· S), definido como la viscosidad que tiene un fluido cuando su movimiento rectilíneo uniforme sobre una superficie plana es retardado por una fuerza de newton por metro cuadrado de superficie de contacto con el fluido, cuya velocidad respecto a la superficie es de un metro por segundo. UNIDADES DE VISCOSIDAD MEDIDAS DE LA VISCOSIDAD Unidades de viscosidad La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad: * COEFICIENTE DE VISCOSIDAD DINÁMICO, designado como η o μ. En unidades en el SI : = =; otras unidades:
1 POISE = 1 = 10-1 = * COEFICIENTE DE VISCOSIDAD CINEMÁTICO, designado como ν, y que resulta ser igual al cociente entre el coeficiente de viscosidad dinámica y la densidad del fluido. ν = μ/ρ. (En unidades en el SI : = . En el sistema cegesimal es el stokes(St).
TENSIÓN SUPERFICIAL La tensión superficial hace que la superficie libre de un liquido se comporte como una finísima membrana elástica. Este fenómeno se presenta debido a la ATRACCIÓN ENTRE LAS MOLÉCULAS DEL LÍQUIDO. Cuando se coloca un liquido en un recipiente, las moléculas interiores se atraen entre sí en todas direcciones por fuerzas iguales que se contrarrestan unas con otras, pero las moléculas de la superficie libre del liquido solo son atraídas por las inferiores y laterales más cercanas. Por tanto, la resultante de las fuerzas de atracción ejercidas por las moléculas próximas a una de la superficie se dirige hacia el interior del líquido, lo cual da origen a la tensión superficial. Debido a la tensión superficial una pequeña masa de líquido tiende a ser redonda en el aire, tal es el caso de las gotas; los insectos pueden caminar sobre el agua, o una aguja puede ponerse en forma horizontal sobre un líquido y no se hundirá.CAPILARIDAD
La capilaridad se presenta cuando hay contacto entre un líquido y una pared solida, especialmente si son tubos muy delgados (casi del diámetro de un cabello) llamados capilares.COHESIÓN
Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia. Por la fuerza de cohesión, si se juntan dos gotas de agua forman una sola; lo mismo sucede con dos gotas de mercurio.ADHERENCIA
La adherencia es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos sustancias diferentes en contacto. Comúnmente las sustancias liquidas se adhieren a los cuerpos sólidos. En general, cuando el fenómeno de adherencia se presenta significa que la fuerza de cohesión entre las moléculas de una misma sustancia es menor a la fuerza de adherencia que experimenta al contacto conotra.
INCOMPRESIBILIDAD
Los líquidos se consideran prácticamente incompresibles. No sucede así con los gases que, como ya señalamos, pueden comprimirse con facilidad debido a la separación existente entre sus moléculas y son expansibles, por lo cual su volumen no es constante. Un liquido no tiene forma definida, pero si volumen definido.DENSIDAD
La DENSIDAD p DE UNA SUSTANCIA, también llamada masa especifica, es una propiedad característica o intensiva de la materia y expresa la masa contenida de dicha sustancia en la unidad de volumen. Su valor se determina dividiendo la masa de la sustancia entre el volumen queocupa:
PESO ESPECÍFICO
EL PESO ESPECÍFICO DE UNA SUSTANCIA TAMBIÉN ES UNA PROPIEDAD CARACTERÍSTICA; SU VALOR SE DETERMINA DIVIDIENDO SU PESO ENTRE ELVOLUMEN QUE OCUPA:
PRESIÓN
La presión indica la relación entre la magnitud de una fuerza aplicada y el área sobre la cual actúa. En cualquier caso en que exista presión, una fuerza actuara en forma perpendicular sobre una superficie. Matemáticamente la presión se expresa por: En conclusión, LA PRESIÓN ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA MAGNITUD DE LA FUERZA E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL ÁREA SOBRE LA QUE ACTÚA DICHA MAGNITUD DE LA FUERZA. PRESIÓN HIDROSTÁTICA LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA ES AQUELLA QUE ORIGINA TODO LÍQUIDO EN TODOS LOS PUNTOS DEL LÍQUIDO Y LAS PAREDES DEL RECIPIENTE QUE LO CONTIENE. Esto se debe a la fuerza que el peso de las moléculas ejerce sobre un area determinada. LA PRESIÓN AUMENTA CONFORME SEA MAYOR LA PROFUNDIDAD, Y SOLO ES NULA EN LA SUPERFICIE LIBRE DELLÍQUIDO.
La presión hidrostática (Ph) en cualquier punto puede calcularse multiplicando el peso específico (Pe) por la altura (h) que hay desde la superficie libre del líquido hasta el punto considerado: PARADOJA HIDROSTÁTICA DE STEVIN La llamada PARADOJA (lo que va en contra de la opinión común) HIDROSTÁTICA DE STEVIN señala que: la presión ejercida por un liquido, en cualquier punto de un recipiente, no depende de la forma de este ni de la cantidad de liquido contenido, sino SOLO DEL PESO ESPECIFICO Y DE LA ALTURA QUE HAYA DEL PUNTO CONSIDERADO A LA SUPERFICIE LIBRE DEL LIQUIDO. PRESIÓN ATMOSFÉRICA La tierra está rodeada por una capa de aire llamada ATMOSFERA. El aire, que es una mezcla 20 % de oxigeno, 79 % de nitrógeno y 1 % de gases raros, debido a su peso ejerce una presión sobre todos los objetos o cuerpos físicos que están en contacto con el, la cual es llamada PRESIÓN ATMOSFÉRICA. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA VARÍA CON LA ALTURA, POR LO QUE AL NIVEL DEL MAR TIENE SU MÁXIMO VALOR O PRESIÓN NORMAL EQUIVALENTEA:
1 atmosfera = 760 mm de Hg = 1.013 x 105 N/m² = 1.013 x 105Pa= 1.033 kg/cm²
BARÓMETRO DE MERCURIO, EXPERIMENTO DE TORRICELLI La presión atmosférica no puede calcularse fácilmente, pero si medirse utilizando un BARÓMETRO, instrumento que sirve para determinar en forma experimental la presión atmosférica. Evangelista Torricelli (1608-1647) fue el primero en idear un barómetro de mercurio para este fin lleno de mercurio un tubo de vidrio de casi un metro de longitud cerrado por un extremo, tapo con su dedo el extremo abierto, invirtió el tubo y o introdujo en la superficie de mercurio contenido en una cuba. Al retirar su dedo observo que el líquido descendía del tubo hasta alcanzar un equilibrio a una altura de 16 cm sobre la superficie libre del mercurio. LA FUERZA QUE EQUILIBRA E IMPIDE EL DESCENSO DE LA COLUMNA DE MERCURIO EN EL TUBO ES IGUAL A LA QUE SE EJERCE DEBIDO A LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA SOBRE LA SUPERFICIE LIBRE DEL MERCURIO Y ES LA MISMA QUE RECIBE EL TUBO DE VIDRIO POR SU EXTREMO ABIERTO. Al conocer el experimento de Torricelli al nivel del mar, PASCAL supuso que si la presión atmosférica tenía su origen en el peso del aire que envolvía a la Tierra, la presión barométrica seria menor a mayor altura como consecuencia de disminuir la capa de aire. Publicado por Unknown3 comentarios:
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MARTES, 4 DE JUNIO DE 2013HIDRODINÁMICA
CARACTERISTICAS DE LOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO LA HIDRODINÁMICA ES LA PARTE DE LA HIDRÁULICA QUE ESTUDIA EL COMPORTAMIENTO DE LOS LÍQUIDOS EN MOVIMIENTO En el estudio de la hidrodinámica, EL TEOREMA DE BERNOULLI, QUE TRATA DE LA LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA, señala que la suma de las energías cinética, potencial y de presión de un líquido en movimiento en un punto determinado es igual a la de otro punto cualquiera. La MECÁNICA DE FLUIDOS investiga las propiedades de un fluido ideal sin fricción y también estudia las características de un fluido viscoso en el cual se presenta fricción. MOVIMIENTO DE LOS OBJETOS SOLIDOS EN LOS FLUIDOS TEOREMA DE BERNOULLI TEOREMA DE TORRICELLI Publicado por UnknownNo hay
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LUNES, 3 DE JUNIO DE 2013ELASTICIDAD
ELASTICIDAD
El término ELASTICIDAD designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan. Un cuerpo se deforma cuando al aplicarle fuerzas éste cambia deforma o de tamaño.
La Elasticidad estudia la relación entre las fuerzas aplicadas a los cuerpos y las correspondientes deformaciones. El esfuerzo (o tensión) en un punto se define como el valor límite de la fuerza por unidad de área. El esfuerzo es una medida de la fuerza por unidad de área (en la que se aplica) que causa la deformación. Si la fuerza aplicada no es normal ni paralela a la superficie, siempre puede descomponerse en la suma vectorial de otras dos tal que siempre una sea normal y la otra paralela a la superficie considerada.Módulo de Young
El módulo de Young viene representado por la tangente a la curva en cada punto. Para materiales como el acero resulta aproximadamente constante dentro del límite elástico. El módulo de Young o módulo de elasticidad longitudinal es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Este comportamiento fue observado y estudiado por el científico inglésThomas Young.
Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que cero: si se tracciona una barra, aumenta de longitud.Los esfuerzos con dirección normal a la sección, se denotan normalmente como σ(sigma) y se denominan como esfuerzo de tracción o tensión cuando apunta hacia afuera de la sección, tratando de estirar al elemento analizado, y como esfuerzo de compresión cuando apunta hacia la sección, tratando de aplastar al elemento analizado. Ley de elasticidad de Hooke En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos del estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada. La ley se aplica a materiales elásticos hasta un límite denominadolímite elástico.
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