Presin Hidrosttica

Presin Hidrosttica

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA PESQUERA Y DE ALIMENTOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA DE ALIMENTOSPresin Hidrosttica

LABORATORIO 90G FISICA II

PROFESOR: AguilarCURSO: Fisica IIINTEGRANTES:Farias Alberto, Jean Paul 1124110057Mora Vsquez, Luis David 1124110119Palacios Len, Eby 1124110084Quispe Gonzales, Maria Elena 1124110128

INTRODUCCIN

La hidrosttica estudia lquidos en reposo, que se diferencian de los gases en el coeficiente de compresibilidad. La presin vara, esta disminuye con la altura y aumenta con la profundidad. En esta experiencia se demostrara que la presin est relacionada directamente con la profundidad.

OBJETIVOS

Hallar la relacin entre la presin y la profundidad en un lquido en reposo. Determinar la densidad del lquido.

MARCO TERICOSi es la densidad del fluido, la masa del elemento es Ady, y su peso dw ser gAdy. La fuerza ejercida sobre el elemento por el fluido que lo rodea es en todo punto normal a su superficie. La fuerza resultante horizontal sobre su borde es nula.La fuerza hacia arriba sobre su cara inferior es pA y la fuerza hacia abajo sobre su cara superior es (p +dp)A puesto que esta en equilibrio, se cumple lo siguiente:

En el equilibrio se cumple, pA - (p+dp)A - gAdy = 0 , y de donde deriva la ecuacin:

Dado que y g son magnitudes positivas, se deduce que a una dy positiva (aumenta de altura) corresponde una dp negativa (disminucin de la presion). Si 1 y 2 son las presiones a las alturas y1 y y2 contadas por encima de un cierto plano de referencia, la integracin de la ecuacin resulta: 1 - 2 = -g(y2 - y1)

Apliquemos esta ecuacin a un lquido contenido en un vaso abierto tal como el representado en la figura. Tomemos el punto B sumergido a un nivel cualquiera, y designemos por p la presin en este punto. Tomemos el punto A en la superficie libre, donde la presin es la atmosfera Pa, entonces: p= pa + gh

EQUIPOS Y MATERIALESNDESCRIPCIONCODIGOCANTIDAD

1Base de varilla largoME-87351

2Sensor de presin (0 a 700kPa)CI-6532A1

3Probeta de 100ml1

4Manguera conectora1

5Regla milimetrada1

6Computadora personal1

7Interfase1

8Varilla de aluminio (longitud 20cm)1

9Cinta adhesiva10cm

COMPUTADORA PERSONAL

NTERFACE SCIENCE WORKSHOP 750

REGLA MILIMETRADA

PROGRAMA DATA STUDIO INSTALADO

BASE DE VARILLA LARGO

PROCEDIMIENTOS Y ACTIVIDADES Activar la interfase y luego la PC, si no lo estuvieran. Activar el programa Data Studio y seleccionar crear experimento. Conectar el sensor de presin que mide de 0 a 700kPa. Elegir una frecuencia de muestreo de 20Hz y una medida de presin en pascales. Activar un medidor digital para ver los valores de presin. Realizar el montaje de accesorios y sensores.

Primera Actividad: (determinacin de la densidad del lquido) Encender el amplificador del sensor en la superficie del fluido antes de sumergir el tubo sea la presin atmosfrica (1.013*105 N/m3) Sumerja el tubo 1 cm, active inicio para comenzar la toma de datos; mantenga la posicin 5 segundos. Seguidamente aumente la profundidad en 1 cm. y tome la lectura, otra vez. Realice el paso b hasta alcanzar la profundidad total de la probeta. Anote los datos de presin y profundidad en la tabla. Usando la actividad introducir datos en el Data Studio, genere un grfico para presin vs. Profundidad y determine la pendiente, de donde obtendr el valor de la densidad del lquido.

N12345678910

Presin102.725102.828102.890103.034103.112103.259103.375103.461103.555103.647

Profundidad0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1

RESULTADOS Y CALCULOS

Primera Actividad

N12345678910

Presin102.725102.828102.890103.034103.112103.259103.375103.461103.555103.647

Profundidad0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1

Pendiente: 10.55273g: 9.8 m/s2Determinar la Densidad del lquido

Como sabemos la pendiente en la grfica PRESION vs. PROFUNDIDAD fue 13.47660

Pendiente = densidad x gravedad

g = 9.8 m/s2

Entonces decimos que:

10.55273 = * 9,8 m / s2 = 1,0768091 KPa*s/ m2

Luego obtenemos que la densidad es: 1076,8091 Kg/m2

CONCLUSIONES

La prctica nos demuestra que la relacin entre la fuerza de los fluidos es equivalente a la formula P = pa + gh a mayor presin, ms fuerza. La presin hidrosttica es la fuerza por unidad de rea que ejerce un liquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contienen y cualquier cuerpo que se encuentra sumergido, como esta presin se debe al peso del liquido, esta presin depende de la densidad, la gravedad, y la profundidad del lugar donde medimos la presin.

BIBLIOGRAFA

Experiencia P41: Ondas en un hilo, Amplificador de potencia. Obtenido 22 de Enero del 2014 en: http://downloads.gphysics.net/pasco/P41-Ondas-en-un-hilo.pdf.

CUESTIONARIO

1. EXISTE UNA DIVERGENCIA SIGNIFICATIVA ENTRE EL VALOR CALCULADO Y LA DENSIDAD DETERMINADA EXPERIEMTALMETE? EXPLIQUEExiste una diferencia pero no significativa, ya que en el mtodo experimental para determinar la densidad del agua se obtuvo un valor similar al terico.

2. AFECTA LA TEMPERATURA EN LA MEDICIN REALIZADA?, SI ES AS, QU OTRAS CONSIDERACIONES SE DEBERAN TENER EN CUENTA? La temperatura solo afecta en la presin hidrosttica cuando el lquido sobrepasa los 200 C.Esta presin depende de la densidad del lquido en cuestin y de la altura a la que est sumergido el cuerpo3. EXPLIQUE EL FUNCIONAMIENTO DE UN MANOMETRO Un manmetro mide la diferencia en la presin en aire o lquidos comparndola a una fuente externa; generalmente a la presin atmosfrica de la tierra. Hay varios tipos de manmetros, el ms simple: un piezmetro de tubo, que es un nico tubo y una base que sostiene el lquido. Otros manmetros comunes son los que tienen forma de U, interconectados por varios tubos. Los manmetros son usados en mediciones atmosfricas, estudios climticos, anlisis de gases e investigacin de la atmsfera de otros planetas. Generalmente estn hechos de vidrio o plstico, y aunque la mayora tienen marcas para representar las mediciones, algunos son digitales. El manmetro con un nico tubo mide slo la presin de lquidos, ya que no hay lugar alternativo para poder comparar gases. Un manmetro con forma de U, compara la presin de dos gases diferentes y mide la fuerza del gas capturado. El aire que puede fluir es generalmente aire al nivel atmosfrico actual.

Funcionamiento del manmetroSe coloca un lquido en el tubo, generalmente un lquido sensible como el mercurio, que es estable bajo presin. Un extremo del tubo en forma de U es llenado con el gas a ser medido, generalmente es bombeado al interior del tubo para poder sellarlo luego. El otro extremo se deja abierto para tener un nivel de presin natural. Luego, el lquido es balanceado en el extremo inferior de la forma de U, dependiendo de la fuerza del gas. La presin atmosfrica empuja al lquido hacia el interior del tubo y hacia el extremo cerrado. El gas atrapado en el extremo cerrado a su vez empuja al lquido hacia el extremo abierto. Es entonces que se realiza la medicin para ver qu tanto ha sido empujado el gas del extremo sellado ya sea por debajo del punto del lquido hacia el extremo abierto o por encima de ste. Si el lquido est nivelado a ambos lados del tubo, entonces el gas es tiene la misma presin que el aire de la atmsfera. Si el lquido est ms elevado en el extremo del lado sellado, entonces la presin del aire es mayor a la del gas. Si el gas en el extremo sellado tiene mayor presin que el aire en la atmsfera, entonces el agua se ver empujada por encima del punto de equilibrio en el extremo abierto.

4. Cules SON LAS DIFERENCIAS ENTRE UN MANMETRO Y UN BARMETRO? ManmetroEl manmetro es un instrumento utilizado para la medicin de la presin en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presin entre el fluido y la presin local.En la mecnica la presin se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un lquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.La presin suele medirse en atmsferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la presin se expresa en newtons por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmsfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barmetro convencional.Cuando los manmetros deben indicar fluctuaciones rpidas de presin se suelen utilizar sensores piezoelctricos o electrostticos que proporcionan una respuesta instantnea.Hay que tener en cuenta que la mayora de los manmetros miden la diferencia entre la presin del fluido y la presin atmosfrica local, entonces hay que sumar sta ltima al valor indicado por el manmetro para hallar la presin absoluta. Cuando se obtiene una medida negativa en el manmetro es debida a un vaco parcial.

Barmetro

Instrumento que sirve para determinar la presin atmosfrica. Por lo general se trata de una placa metlica conectada a un mecanismo que acciona una aguja que va marcando sobre una escala graduada y con indicacin de distintas magnitudes. A modo de ayuda para su interpretacin se incluyen sectores que anuncian tempestad, lluvia, viento, variable, buen tiempo, buen tiempo fijo y muy seco. Una segunda aguja de movimiento manual sirve para sealar el estado en la ltima lectura para ver la tendencia.

5. SI EN VEZ DE AGUA SE LLENA LA PROBETA DE CON ACEITE, LA PRESION Y LA PROFUNDIDAD TENDRIAN EL MISMO COMPORTAMIENTO.Un fluido pesa y ejerce presin sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en l. Esta presin, llamada presin hidrosttica, provoca, en fluidos en reposo, unafuerzaperpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientacin que adopten las caras. Si el lquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no seran necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presin depende de la densidad del lquido en cuestin y de la altura del lquido por encima del punto en que se mida.Se calcula mediante la siguiente expresin:

Donde, usando unidades delSI,es la presin hidrosttica (enpascales);es ladensidaddel lquido (enkilogramospartidometro cbico);es laaceleracin de la gravedad(enmetrospartidosegundoal cuadrado);es la altura del fluido (enmetros). Un lquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendiculares sobre cualquier superficie sumergida en su interiores laPresin atmosfrica(enpascales)Por ende, en el caso del aceite, al ser ste menos denso que el agua, la presin disminuye; y la profundidad simplemente depende de la altura a la que se encuentre el fluido.

Universidad Nacional del CallaoPgina 21