Post on 29-Mar-2020
Tema 1.Conceptos
fundamentales
M del Carmen Maldonado Susano
Tema 1.2.
Conceptos de masa,fuerza, peso específico,densidad y volumenespecífico.
Masa
La masa de un cuerpo es unamagnitud escalar,numéricamente igual a lafuerza necesaria paracomunicarle la unidad deaceleración.
Masa
Puesto que la experiencia demuestraque (para que un cuerpo dado) larazón de la fuerza a la aceleración essiempre la misma, basta realizar dosmedidas una de la fuerza y la otra dela aceleración correspondiente paradeterminar la masa.
Masa
Es la cantidad de materiaque posee un cuerpo.
Su unidad en el SI es elkilogramo.
Fuerza
Es la causa que provoca uncambio del estado demovimiento de un cuerpo,proviene de la interacciónentre los cuerpos.
Fuerza
F : Fuerza (Newton)
m: masa (Kg)
a : aceleración (m/s2)
a*mF
Fuerza
Tipos de Fuerza:
Magnética
Eléctrica
Gravitatoria
Densidad
La densidad de un materialhomogéneo se define comola masa contenida en launidad de volumen.
Esto es algebraicamenteasí:
V
m
Densidad
: (Kg/m3)
m: masa (Kg)
V : volumen (m3)
Sustancia Densidad (Kg/ m3)
Acero 7860
Agua 1000
Agua de mar 1030
Aire 1.29
Alcohol etílico 806
Hielo 917
Mercurio 13600
Densidad relativa
La densidad relativa de unasustancia es la razón de sudensidad a la del agua.
Es una cantidad adimensional;es decir, sin unidades y devalor igual en cualquiersistema de unidades.
agua
ciatansus
Densidad relativa
sustancia : densidad sustancia (Kg/m3)
agua : densidad del agua
Peso
El peso de un cuerpo es unafuerza de origen gravitacional,la cual le origina a la masa, m,la aceleración de la gravedad.
g*mW
Peso
m: masa (Kg)
g : gravedad (m/s2)
W : peso (Newton)
Peso Específico
De una sustancia es la fuerzacon que la tierra atrae a launidad de volumen de dichasustancia; algebraicamente sepuede escribir como:
Peso Específico
W: peso (N)
V : volumen (m3)
V
W
Peso Específico
m: masa (Kg)
g : gravedad (m/s2)
V: volumen (m3)
V
g*m
g*
Peso Específico
: densidad (Kg/m3)
g : gravedad (m/s2)
Volumen Específico
Es el recíproco dela densidad.
m
V
: (Kg/m3)
m: masa (Kg)
V : volumen (m3)
Volumen Específico
/1
Volumen Específico
: densidad (Kg/m3)
Ejercicio 1
Cantidad física Unidad (SI) dimensión
Longitud
Masa
Tiempo
Velocidad
Aceleración
Fuerza
Peso
Peso específico
Volumen específico
volumen
Densidad
Densidad relativa
Ejercicio 2
Masa (gramos) Volumen ( ml)
92 10
99 15
104 20
111 25
122 35
135 45
142 50
Obtenga el modelo matemático lineal de los siguientes datos:
0.092 0.00001
0.099 0.000015
0.104 0.00002
0.011 0.000025
0.122 0.000035
0.135 0.000045
0.142 0.00005
1 litro = 1 dm 31 m3 = 1000 litros1 litro = 1000 ml
Propiedad Intensiva
Es aquellapropiedad que nodepende de lamasa.
Propiedad Extensiva
Es aquellapropiedad que sidepende de lamasa.
M del Carmen Maldonado Susano
Es aquella sustancia que debidoa su poca cohesiónintermolecular carece de formapropia y adopta la forma delrecipiente que lo contiene.
Los fluidos se clasifican enlíquidos y gases.
Fluidos
Líquidos
Gases
Es una cantidad escalarque representan lamagnitud de la fuerzaperpendicular (F) queactúa en cada unidad deárea (A).
Presión
A
FP
Matemáticamente se puedeexpresar.
F: Fuerza (N)A: área (m2)P: Presión (N/m2)
Cuál ejerce mayor presión ?
“A menor área mayor presión”
Es la presión ejercida sobre elfondo de un recipiente quecontiene un líquido.
Sabemos que:
A
FP
*F m g
V
m
Vm
m gP
A
*V A h
P g h
Ah gP
A
V gP
A
P g h
P: Presión (Pascal)g: gravedad (m/s2)h: altura (N/m2)
En los sistemas en reposo, lapresión es uniforme en todaslas direcciones alrededor deun volumen elemental defluido.
Sin embargo, la presión puedevariar dentro del sistema en elcaso de un fluido en presenciade un campo gravitatorio.
Se mide con un manómetrodiferencial.
P g h
Es la presión que ejerce laatmósfera sobre la tierra.
También se define como lapresión ejercida para unacolumna de mercurio de 760mm, con una aceleración de9.81 m/s2
760 mm de Mercurio
Barómetro de Torricelli
La presión atmosférica varíacon el lugar de la tierra.
g = 9.81 m/s 2
g = 9.78 m/s 2
g = 9.81 m/s 2
h = 76 cm de Hg
Patm = ?
g = 9.78 m/s 2
h = 58 cm de Hg
Patm = ?
Ejercicio
Presión absoluta Presión vacuométrica
Presión atmosférica
Cero absoluto
Presión manométrica
Presión absoluta = Presión atmosférica - Presión vacuométrica
Presión absoluta = Presión atmosférica + Presión manométrica
Gradiente de Presión
gdy
dP
Gradiente de Presión
dygdP
Integrando ambos lados
dygdP
)yy(gPP1212
Gradiente de Presión
Conversiones
1 bar = 1x 105 Pa
M. del Carmen Maldonado Susano
Es una propiedad de lamateria que nos indica laenergía molecular de uncuerpo.
Celsius
Kelvin
Farenheit
Rankine
Escala Kelvin
TK = T°C + 273.15 K
Escala Celsius
T°C = TK - 273.15 K
Escala Rankine
T°R = 9/5 TK
Escala Rankine
T°R = T°F + 460
Escala Fahrenheit
T°F = T°R – 459.67°R
Escala Fahrenheit
T°F = 9/5 T°C + 32°F
Ejercicio
100 °C K °R °F
0°C K °R °F
Escalas
100 °C 373 K 672 °R 212°F
0°C 273 K 492 °R 32°F
Es la capacidad latente oaparente que poseen loscuerpos para producircambios en ellos mismos o enel medio que los rodea.
Energía
En tránsito
Como propiedad del sistema
• La energía que se intercambiaentre dos cuerpos o sistemas seconoce como energía entransición y se manifiesta en dosformas: como trabajo y calor.
• Estas dos formas no sonpropiedades.
En tránsito
Calor
Trabajo
Como propiedad
del sistema
Mecánica
Interna
“La energía ni se crea, ni se destruye sólo se transforma”
Es energía que se transfiereentre 2 cuerpos a diferentestemperaturas.
Existe una variación detemperaturas.
Su unidad en el SI es elJoule.
2
1
T
TdTCemQ
)TT(CemQ12
4186 Joule = 1 Kilocaloría
Si Tfinal > Tinicial entoncesQ > 0
Si Tfinal < Tinicial entoncesQ<0
Las sustancias difieren una de lasotras en la cantidad de calor que senecesita para producir una elevaciónde temperatura dada a una masadeterminada.
La relación de la cantidad de caloraplicada a un cuerpo a sucorrespondiente elevación detemperatura , se llama capacidadcalorífica C del cuerpo.
T
QC
La capacidad calorífica de un cuerpopor unidad de masa llamada calorespecífico es característica delmaterial de que está compuesto elcuerpo
Tm
QCe
dTm
dQCe
El calor se propaga de laspartes más calientes a lasmenos calientes, hasta quese ponen a la mismatemperatura.
Conducción
Convección
Radiación
El cuerpo más caliente siempre va
a ceder calor al cuerpo más frío.
La temperatura de unsistema es aquella propiedadque determina si seencuentra o no en equilibriotérmico con otros sistemas.
0BA
Cuando dos o más sistemasse encuentran en equilibriotérmico se díce que tienen lamisma temperatura.
“Si un cuerpo A está enequilibrio térmico con uncuerpo C y un cuerpo Btambién está en equilibriotérmico con el cuerpo C,entonces los cuerpos A y Bestán en equilibrio térmico”.
En tránsito
Calor
Trabajo
Es una manifestación de laenergía definida por elproducto escalar de unafuerza cuya componente estáen la dirección deldesplazamiento.
dFW
Matemáticamente se escribe como:
Debe existir una fuerzaaplicada.
Debe actuar a lo largo de ciertadistancia; es decir, debe existirdesplazamiento.
Esta fuerza debe actuar enalguna forma en dirección deldesplazamiento.
Energía Mecánica
Energía Cinética
EnergíaPotencial
Es aquella que dependeexclusivamente de lavelocidad del cuerpo.
2
2
1vmEc
Es aquella que dependeexclusivamente de laposición del cuerpo en eluniverso.
hgmEp
Como propiedad
del sistema
Mecánica
Interna
El calor perdido o ganado porun sistema no sólo depende deltrabajo efectuado por elsistema en sus estados inicial yfinal, sino también de losestados intermedios; esto es,de la trayectoria o recorridopor el proceso.
WQU
PREFIJOS RECOMENDADOS POR EL SI
Nombre del prefijo Símbolo Factor Equivalencia
yottazettaexapetateragigamegakilohectodecadecicentimilimicronanopicofemtoattozeptoyocto
YZEPTGMkh
dadcmnpfazy
1024
1021
1018
1015
1012
109
106
103
102
101
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
10-21
10-24
cuatrillónmil trillonestrillónmil billonesbillónmil millonesmillónmilciendiezdécimocentésimomilésimomillonésimomil millonésimobillonésimomil billonésimotrillonésimomil trillonésimocuatrillonésimo
Ejercicio