TEMA 3
Características de los fluidos:
1. Forma: Los fluidos carecen de forma propia, acomodándose siempre a la forma del recipiente que los contiene. Solo en el caso de los líquidos, éstos presentan una forma esférica cuando no hay aceleración gravitacional presente.
2. Volumen: Los líquidos se distinguen por tener volumen determinado, presentando una superficie libre que los limita naturalmente. En cambio los gases carecen de volumen determinado, ocupando completamente el recipiente que los contiene, cualquiera que sea su capacidad. Esta propiedad se llama expansibilidad.
3. Elasticidad: Es la propiedad que permite a los fluidos recobrar su volumen inicial cuando termina de actuar la fuerza que modifico su volumen.
4. Comprensibilidad: Los líquidos se dice que son incomprensibles porque ofrecen una gran resistencia a toda disminución de su volumen, transmitiendo por toda su masa la fuerza que se le aplique. Por el contrario los gases son muy comprensibles porque ofrecen relativamente muy poca resistencia a la disminución de su volumen.
5. Viscosidad: Es el grado de resistencia que ofrece un líquido al desplazarse, debido a la fricción interna de sus moléculas. Todos los líquidos de la naturaleza tienen algún grado de viscosidad. Loa viscosidad depende de la temperatura a la cual se encuentra el líquido. Se considera un fluido ideal al que carece de viscosidad.
6. Cohesión: Es el nombre que se la a las fuerzas de atracción intermoleculares. La forma de los líquidos se debe a la poca cohesión que hay entre sus moléculas, lo que les brinda gran movilidad pudiendo deslizarse unas entre otras. Sin embargo, en los gases la cohesión se puede considerar casi nula, haciendo que las moléculas estén independientes unas de las otras.
Presión en un punto de una masa líquida
Se define como la fuerza que actúa por unidad de área, normalmente (perpendicularmente) a un elemento de superficie situado en dicho punto.
Supongamos que nos sumergimos en una piscina de 5 m de profundidad.
¿Qué pasa con nuestros oídos a medida que vamos descendiendo?
¿Por qué ocurre esto?
¿De qué factores depende entonces la presión que ejerce el agua sobre nuestro cuerpo?
Podemos ahora enunciar el Principio General de la Hidrostática de la siguiente manera:
En la figura siguiente, Pa y Pb son las presiones en dos puntos diferentes de la masa líquida, r es el peso específico del líquido y h la distancia vertical entre ambos puntos
PRESIÓN SOBRE PAREDES Y FONDO EN RECIPIENTES
Las presiones ejercidas por un líquido sobre las paredes y el fondo del recipiente que lo contiene, son siempre perpendiculares a la superficie. Esto lo vamos a comprobar en el primer trabajo práctico.
En la figura que sigue, la presión en el fondo del recipiente (Pb) es la
suma entre la presión ejercida sobre la superficie del líquido (presión
atmosférica) y el producto del peso específico por la altura de éste:
VASOS COMUNICANTES
Si colocamos varios recipientes con formas diferentes conectados entre sí por su parte inferior, tendremos entonces un sistema de vasos comunicantes.
Suponiendo que todos los recipientes están abiertos en su parte superior y volcamos agua dentro de ellos, ¿qué esperas que ocurran con el nivel del líquido en todos ellos?
En los V.C. con un solo líquido, éste alcanza el mismo nivel en todos los
recipientes pues la superficie está sometida a la misma presión (atmosférica) y
todos los puntos que están a igual nivel tienen la misma presión:
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
En los V.C. con dos líquidos distintos, inmiscibles y de diferente densidad, éstos alcanzan distintos niveles
PRINCIPIO DE PASCAL
El físico, matemático, filósofo y escritor francés, Blas Pascal (1623 - 1662) enunció el siguiente principio:
"La presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido en equilibrio se transmite íntegramente y en todo sentido a todos los puntos de la masa líquida".
En la figura anterior se verifica el principio de Pascal, en la cual PA y PB son las presiones ejercidas en los puntos A y B respectivamente antes de aplicar la fuerza F y P'A y P'B son las presiones luego de aplicar dicha fuerza. La presión P es la generada por la aplicación de la fuerza F sobre la superficie S en A.
Se observa experimentalmente que al aplicar una presión sobre el pistón del tubo central, el nivel de líquido asciende valores iguales en todos los tubos laterales.
PRENSA HIDRÁULICA
Es un dispositivo para obtener fuerza de compresión mayor, basada en el principio de Pascal. Si sobre un líquido encerrado en un recipiente, aplicamos una fuerza F1 sobre una superficie A1, podemos obtener una fuerza F2 mayor que F1 en otro émbolo de sección A2 mayor que S1:
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES.
Todo cuerpo sumergido en un líquido, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del líquido desalojado.
TEOREMA DE TORRICELLI
Si en un recipiente de paredes delgadas se abre un orificio pequeño, la velocidad con que sale el Líquido por el mismo es igual a la velocidad que adquiriría si cayera libremente en el vacío desde una altura (h) igual a la distancia vertical por encima del orificio.
La velocidad de salida es proporcional a la raíz cuadrada de la profundidad (h) a la que se encuentra el orificio de salida. V = . El chorro que se produce describe una trayectoria prácticamente parabólica semejante a la de los proyectiles.