Módulo IIMódulo IIClase introductoriaClase introductoria

ESTADOS DE LA MATERIAESTADOS DE LA MATERIA

• SÓLIDOS

• LÍQUIDOS

• GASES

FLUIDOS:¿POR QUÉ?

SÓLIDOS:• forma y volumen propios• ante la aplicación de una fuerza externa:

– se mueven– se deforman

FLUIDOS:• forma del recipiente que los contiene• ante la aplicación de una presión externa:

– se mueve FLUYE– su superficie puede deformarse

según cómo se aplica

según cómo se aplica

SUSTANCIA ESTADO (kg/m3) (moléc/m3)

Aire Gas 1.3 2.7 . 1025

Helio Gas 0.18 2.7 . 1025

Hidrógeno Gas 0.09 2.7 . 1025

Oxígeno Gas 1.43 2.7 . 1025

Mercurio Líquido 14000 4.2 . 1028

Agua Líquido 1000 3.3 . 1028

Hielo Sólido 920 3.1 . 1028

Aluminio Sólido 2700 6.0 . 1028

CONSTANTE FÍSICACONSTANTE FÍSICA

Propiedad física cuantificable en condiciones experimentales bien definidas.

A su vez, puedeseguir una función

con respecto a alguna variable experimental

(P, T, etc)

densidadviscosidadtensión superficialíndice de refracciónpunto de fusión, etc.

MATERIALORIGINAL

MATERIAL DEFORMADO

FUERZA

PROCESO REVERSIBLE

PROPIEDADES ELÁSTICASPROPIEDADES ELÁSTICAS

Ruptura

Esfuerzo

deformación

Región elástica Deformación proporcional a la “fuerza”

ESFUERZO FUERZA

ÁREA

DEFORMACIÓN forma

forma inicial

MÓDULO ELÁSTICO k = ESFUERZO

PARÁMETROS

Deformación = Esfuerzo / k

el esfuerzo y la deformación son directamente proporcionales

DEFORMACIÓN

¿CÓMO SE PUEDE APLICAR LA FUERZA DEFORMANTE? ¿QUÉ ESFUERZO SE GENERARÁ?

ESFUERZO DE COMPRESIÓNPRESIÓN Volumen

ESFUERZO DE TORSIÓN

MOMENTO TORSOR torsión ESFUERZO TANGENCIAL:TENSIÓN DE CORTE Forma

ESFUERZO DE TRACCIÓN:TENSIÓN TENSIL Longitud

CLASIFICACIÓN DE LOS MÓDULOS ELÁSTICOSCLASIFICACIÓN DE LOS MÓDULOS ELÁSTICOS

MÓDULO DE YOUNG =

MÓDULO DE CORTE = =

MÓDULO DE VOLUMEN = = =

MÓDULO ELÁSTICO = ESFUERZO

F / A

L / LO

F / A x / L

F / A

tg

V / VO V / VO / O

AF

x

L

F / A PRESIÓNPRESIÓN

MÓDULO DE YOUNG PARA UN MÓDULO DE YOUNG PARA UN ESFUERZO DE TRACCIÓN ( N . m ESFUERZO DE TRACCIÓN ( N . m -2-2))

Acero 20 . 1010

Aluminio 7 . 1010

Caucho 1 . 106

Cobre 11 . 1010

Hierro 19 . 1010

Hueso 1.6 . 1010

Latón 9 . 1010

Plomo 1.6 . 1010

Tungsteno 36 . 1010

Vidrio 7 . 1010

Lo : 0.72 mmLf : 1.39 mm : 0.13 mm

m = 2.4 g

Calcular: tensión, esfuerzo y módulo de Young.Para un tendón elástico de pata de saltamonte, que posee una proteína flexible llamada RESILINA

TAREA PARA EL HOGAR

SUSTANCIA ESTADO MÓDULO DE VOLUMEN (N/m2)

Aluminio Sólido 7.5 . 1010

Oro Sólido 16.5 . 1010

Cobre Sólido 14.0 . 1010

Acero Sólido 17.0 . 1010

Vidrio Sólido 5.0 . 1010

Agua Líquido 2.2 . 109

Etanol Líquido 9 . 108

Mercurio Líquido 2.5 . 1010

MÓDULOS DE VOLUMENMÓDULOS DE VOLUMEN

Profundidad : 2 kmPresión : 200 Patm

Si el módulo de compresibilidad del agua es 0.22 . 1010 N / m2

¿cuál es el cambio de volumen de una masa de agua que ocupa1 m3 en la superficie?

TAREA PARA EL HOGAR

REPASO

MECÁNICA DE FLUIDOS

HIDROSTÁTICA

PRESIÓN

P = F cos α / A

Unidades:

[P] = N / m2 (pascal)

[P] = dyn / cm2 (baria)

A

F

F cos

PRESIÓN =A

F

45º

¿CUÁNTO VALE EN CADA CASO?

F

F

F

VARIACIÓN de la PRESIÓN con la PROFUNDIDAD

P = P0 + h

Presión a una profundidad h

PRESIÓNPRESIÓN HIDROSTÁTICAHIDROSTÁTICA

¿CUÁNTO VALE LA PRESIÓN EN EL FONDO EN CADA CASO?

1 m

10 cm

1 m

1 m

1 m

10 cm

2 m

P = h P = h **

PRINCIPIO de PASCAL

Presión atmosférica:

es la que ejerce la atmósfera o aire sobre la Tierra

Experiencia de Torricelli

¿Por qué el mercurio no descendió más?

Presión atmosférica normal:es equivalente a la ejercida por una columna de mercurio de

• 76 cm de altura

• a 0ºC

• a nivel del mar, a 45 º de latitud ( g normal)

Patm= Hg h Hg = 13,6 g/cm3 . 980 cm/s2 . 76cm =

= 1,01293 106 dina/cm2 = 1,01293 105 N/m2 = 101.293 Pa = 1 atm

PatmVacio Vacio

Manómetro de tubo abierto

P=Patm+. h

Manómetro de tubo cerrado

P=. h

Barómetro de Fortín

Patm=.h

PresiónP

PresiónP hh

h

Referencia

Escala

MEDICIÓN DE PRESIÓN

h h

Barómetro de Fortín

• En los lugares más profundos de la atmósfera, es decir a nivel del mar, el aire es más denso, y a medida que subimos se va enrareciendo (disminuye la presión), hasta que se desvanece a unos 40 Km. de altura. La capa baja, la troposfera, presenta las condiciones necesarias para la vida y es donde se producen los fenómenos meteorológicos. Mide 11 Km. y contiene el 80 % del aire total de la atmósfera

• La presión atmosférica ha sido determinada en alrededor de un kilo por centímetro cuadrado de superficie pero, sin embargo, no lo notamos (motivo por el cual, por miles de años, los hombres consideraron al aire sin peso).

¿Cómo es que los animales y las personas que están en la Tierra pueden soportar tamaña presión?

• El aire ejerce su presión en todas direcciones (como todos los fluidos y los gases), pero los líquidos internos de todos esos seres ejercen una presión que equilibra la presión exterior

Mecanismo de esterilización por vacío: para eliminar los microorganismos de una muestra se la coloca en un recipiente del cual se extrae el aire.

La presión exterior se reduce y los fluidos internos de las bacterias, que estaban sometidos a la presión atmosférica, se expanden, haciendo que éstas “se rompan”.

Empuje = Fb - F = P x A

= x h x A

= x (h2 –h1) x A

Empuje = x V

Peso del volumen del fluido desplazado por el cuerpo (Principio de Arquímedes)P origina una fuerza hacia

arriba: Empuje

cc

El por qué del empuje y el Principio de Arquímedes

contrapeso

¿Qué sucederá si colocamos el cuerpo colgante en una probeta llena de líquido?

¿Cómo volver al equilibrio?

=

Se pesa el volumende líquido desalojado

Se colocan pesaspara equilibrar losmomentos

LOS PESOS SON IGUALES

ARQUÍMEDES

Trabajos prácticos de Módulo II

DENSIDAD VISCOSIDAD

MÉTODOS PARA DETERMINARLAS

TENSIÓN SUPERFICIAL

Métodos para medir DENSIDAD

LÍQUIDO SÓLIDO

BMW PICNOMETRÍAAREOMETRÍA

Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de TENSIÓN SUPERFICIAL

Tensiómetro deLecompte Du Nöuy

Estalagmometría

Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de VISCOSIDAD

VISCOSIMETROCAPILAR

METODO deSTOKES

Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados