CBTIS 243

Nombre de la alumna:

Nidia Concepción Soto Fernández

Enfermería General 5º Semestre

Materia:

Física II

Tema del trabajo:

Densidad

Peso especifico

Empuje

Presión

Hidrostática

Profesor:

Maugro Joseim Gómez Roblero

Fecha de entrega:

18 de Septiembre del 2015

ÍNDICE

Objetivos……………………………………………………………………3

Introducción………………………………………………………………..4

Desarrollo del tema……………………………………………………….5

Conclusión………………………………………………………………..16

Referencias……………………………………………………………….17

OBJETIVOS

El objetivo de esta investigación es conocer los temas abordados como son

densidad, peso específico, empuje, presión e hidrostática para aprender que es

cada uno de ellos y saber comprenderlos y analizarlos.

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INTRODUCCIÓN

En este trabajo aprenderemos acerca sobre la densidad La densidad se define

como la relación que existe entre el volumen y la masa de un objeto o sustancia.

Es una propiedad física que es característica de las sustancias puras y es

considerada como una propiedad intensiva, ya que es independiente al tamaño de

la muestra. La densidad es un concepto muy importante en la física. Por lo cual no

es suficiente solo conocerlo, sino que hay que entenderlo.

Peso específico relación entre peso y volumen de una sustancia u objeto, la cual

se puede calcular a través de la multiplicación de la densidad por la aceleración de

la gravedad. El empuje descrito como la fuerza de reacción o fuerza contraria que

genera una masa al ser acelerada. También se abarca el término de presión, el

cual describe la fuerza en dirección perpendicular por la superficie, encontraremos

además que existen distintos tipos de presión, algunos que no podemos verlos,

pero actúan constantemente sobre todos los objetos, y por lo tanto hay que

tomarlos en cuenta. Hidrostática también uno de los términos que se abarcaran es

una de las ramas que estudia los fluidos incomprensibles en estado de equilibrio o

reposo, a diferencia de la Hidrodinámica que estudia los mismos fluidos pero en

movimiento.

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DESARROLLO DEL TEMA

DENSIDAD

En física y química, la densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad

de masa en un determinado volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza

mediante la letra rho ρ del alfabeto griego. La densidad media es la razón entre la

masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos la

densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se

considera una sucesión pequeños volúmenes decrecientes   (convergiendo

hacia un volumen muy pequeño) y estén centrados alrededor de un punto,

siendo   la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la

densidad en el punto común a todos esos volúmenes:

La unidad es kg/m³ en el SI.

Como ejemplo, un objeto de plomo es más denso que otro de corcho, con

independencia del tamaño y masa.

TIPOS DE DENSIDAD

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DENSIDAD ABSOLUTA:

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre

la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional

es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es

expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.

Siendo , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

DENSIDAD RELATIVA:

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y

la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud

adimensional (sin unidades)

Donde   es la densidad relativa,   es la densidad de la sustancia, y   es la

densidad de referencia o absoluta.

Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua

líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la

densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m³, es decir, 1 kg/dm³.

Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de

1 atm y la temperatura de 0 °C.

DENSIDAD MEDIA Y DENSIDAD PUNTUAL:

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Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en

cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.

Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes

diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa

del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto,

posición o porción "infinitesimal" del sistema, y que vendrá definida por:

Sin embargo, debe tenerse que las hipótesis de la mecánica de medios

continuos solo son válidas hasta escalas de , ya que a escalas atómicas la

densidad no está bien definida. Por ejemplo, el tamaño del núcleo atómico es

cerca de   y en él se concentra la inmensa mayor parte de la masa atómica,

por lo que su densidad (2,3·1017kg/m3) es muy superior a la de la materia ordinaria.

Es decir, a escala atómica la densidad dista mucho de ser uniforme, ya que los

átomos están esencialmente vacíos, con prácticamente toda la masa concentrada

en el núcleo atómico.

DENSIDAD APARENTE:

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales de constitución

heterogénea, y entre ellos, los porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos

heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia, de forma que la densidad

total de un volumen del material es menor que la densidad del material poroso si

se compactase. En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

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La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y

depende de su compactación. La densidad aparente del suelo ( ) se obtiene

secando una muestra de suelo de un volumen conocido a 105 °C hasta peso

constante.

Dónde:

WSS, Peso de suelo secado a 105 °C hasta peso constante.

VS, Volumen original de la muestra de suelo.

Se debe considerar que para muestras de suelo que varíen su volumen al

momento del secado, como suelos con alta concentración de arcillas 2:1, se debe

expresar el contenido de agua que poseía la muestra al momento de tomar el

volumen.

En construcción se considera la densidad aparente de elementos de obra, como

por ejemplo de un muro de ladrillo, que contiene ladrillos, mortero de cemento o de

yeso y huecos con aire (cuando el ladrillo es hueco o perforado).

UNIDADES

Las unidades de medida más usadas son:

En el Sistema Internacional de Unidades (SI):

kilogramo por metro cúbico (kg/m³).

gramo por centímetro cúbico (g/cm³).

kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico. La densidad

del agua es aproximadamente 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/mL).

gramo por mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³).

Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico (g/dm³)

gramo por litro (g/L), con la finalidad de simplificar con la constante

universal de los gases ideales:

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En el Sistema anglosajón de unidades:

onza por pulgada cúbica (oz/in³)

libra por pulgada cúbica (lb/in³)

libra por pie cúbico (lb/ft³)

libra por yarda cúbica (lb/yd³)

libra por galón (lb/gal)

libra por bushel americano (lb/bu)

slug por pie cúbico.

PESO ESPECÍFICO

Se le llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y

su volumen.

Su expresión de cálculo es:

siendo,

, el peso específico;

, el peso de la sustancia;

, el volumen de la sustancia;

, la densidad de la sustancia;

, la masa de la sustancia;

, la aceleración de la gravedad.

UNIDADES

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En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se expresa

en newtons por metro cúbico: N/m3.

En el Sistema Técnico se mide en kilogramos–fuerza por metro cúbico:

kgf/m3.

En el SIMELA se expresa en newtons por metro cúbico: N/m3.

Como el kilogramo–fuerza representa el peso de un kilogramo —en la Tierra—, el

valor numérico de esta magnitud, expresada en kgf/m3, es el mismo que el de

la densidad, expresada en kg/m3.

Por ende, está íntimamente ligado al concepto de densidad, que es de uso fácil en

unidades terrestres, aunque confuso según el SI. Como consecuencia de ello, su

uso está muy limitado. Incluso, en física resulta incorrecto.

NORMATIVA INTERNACIONAL

Aplicado a una magnitud física, el término específico significa «por unidad

de masa».

En el contexto del Sistema Internacional de Unidades no se permiten otros usos

del término «específico».

De acuerdo con la normativa del «Bureau International des Poids et Mesures», la

inaceptabilidad de la expresión peso específico se basa en que su significado

sería peso por unidad de masa, esto es newtons por kilogramo (N/kg), en tanto

que el erróneamente asignado es el de «peso por unidad de volumen», o sea

newtons por metro cúbico (N/m3). Su denominación correcta sería «densidad de

peso».

EMPUJE

El empuje es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley

de Newton. Cuando un sistema expele o acelera masa en una dirección (acción),

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la masa acelerada causará una fuerza igual en dirección contraria (reacción).

Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada por un sistema

se acelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleración a,

experimentada por la masa:

Ejemplo:

Un avión genera empuje hacia adelante cuando la hélice que gira, empuja el aire o

expulsa los gases expansivos del reactor, hacia atrás del avión. El empuje hacia

adelante es proporcional a la masa del aire multiplicada por la velocidad media del

flujo de aire.

Similarmente, un barco genera empuje hacia adelante (o hacia atrás) cuando la

hélice empuja agua hacia atrás (o hacia adelante). El empuje resultante empuja al

barco en dirección contraria a la suma del cambio de momento del agua que fluye

a través de la hélice.

PRESION

La presión (símbolo p)  es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza

en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo

se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema

Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se

denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton (N)

actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²). En el Sistema Inglés la

presión se mide en libra por pulgada cuadrada que es equivalente a una fuerza

total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

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La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la

cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando

sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera

uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar

distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde   es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se

pretende medir la presión. La definición anterior puede escribirse también como:

Dónde:

, es la fuerza por unidad de superficie.

, es el vector normal a la superficie.

, es el área total de la superficie S.

PRESIÓN ABSOLUTA Y RELATIVA

En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino

como la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión

relativa, presión normal, presión de gauge o presión manométrica.

Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica (Pa) más la

presión manométrica (Pm) (presión que se mide con el manómetro).

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PRESIÓN HIDROSTÁTICA E HIDRODINÁMICA

En un fluido en movimiento la presión hidrostática puede diferir de la llamada

presión hidrodinámica por lo que debe especificarse a cuál de las dos se está

refiriendo una cierta medida de presión.

PRESIÓN DE UN GAS

En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el

resultado macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las

moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por

lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas:

Para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una

velocidad aleatoria promedio vrms contenido en un volumen cúbico V las partículas

del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede

calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes

en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la

presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.

La presión puede calcularse entonces como:

 (Gas ideal)

Este resultado es interesante y significativo no solo por ofrecer una forma de

calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica

observable, la presión, con la energía cinética promedio por molécula, 1/2 mvrms²,

que es una magnitud microscópica no observable directamente. Nótese que el

producto de la presión por el volumen del recipiente es dos tercios de la energía

cinética total de las moléculas de gas contenidas.

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HIDROSTÁTICA

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos o de la hidráulica que estudia

los fluidos incompresibles en estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas

que alteren su movimiento o posición, en contraposición a la dinámica de fluidos.

CARACTERISTICAS DE FLUIDOS

Se denomina fluido a aquél medio continuo formado por alguna sustancia entre

cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad definitoria

es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas

restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal

diferencia con un sólido deformable, donde sí hay fuerzas restitutivas).

Los estados de la materia líquido, gaseoso y plasma son fluidos, además de

algunos sólidos que presentan características propias de éstos, un fenómeno

conocido como solifluxión y que lo presentan, entre otros, los glaciares y el

magma.

Las características principales que presenta todo fluido son:

Cohesión: Fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma

sustancia.

Tensión superficial: Fenómeno que se presenta debido a la atracción entre las

moléculas de la superficie de un líquido.

Adherencia: Fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos

sustancias diferentes en contacto.

Capilaridad: Se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared

sólida, debido al fenómeno de adherencia. En caso de ser la pared un

recipiente o tubo muy delgado (denominados "capilares") este fenómeno se

puede apreciar con mucha claridad.

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PRESION DE UN FLUIDO EN EQUILIBRIO

En términos de mecánica clásica, la presión de un fluido incompresible en estado

de equilibrio se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

Donde P es la presión, ρ es la densidad del fluido, g es la aceleración de la

gravedad y h es la altura.

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CONCLUSIÓN

Acerca de los temas abarcados mi conclusión es que son muy importantes para la

física, química y para la vida ya que esto lo aplicamos en nuestra vida diaria

aunque a veces no lo sabemos y ya con esta investigación entendí cada uno de

estos temas y como aplicarlos.

Densidad: La densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa

contenida en un determinado volumen de una sustancia. Es la relación entre la

masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Peso específico: El peso es la fuerza que ejerce el planeta para atraer a los

cuerpos. La magnitud de la fuerza en cuestión también se conoce como peso.

Peso, por otra parte, se suele usar como sinónimo de masa, aunque este

concepto nombra específicamente el nivel de materia del cuerpo (más allá de la

fuerza gravitatoria).

Empuje: es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de

Newton y la tercera ley de Newton dice que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre

un segundo cuerpo este ejerce una fuerza igual pero en sentido opuesto.

Presión: Es la variable intensiva definida como la fuerza ejercida sobre la unidad

de área. Presión = Fuerza / Área transversal a la dirección de la fuerza aplicada.

Hidrostática: La hidrostática, por su parte, es la rama de la mecánica que se

especializa en el equilibrio de los fluidos.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

https://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

https://es.wikipedia.org/wiki/ Peso _ específico

https://es.wikipedia.org/wiki/ Empuje

https://es.wikipedia.org/wiki/ Presión

https://es.wikipedia.org/wiki/ Hidrostática