Unidad:PrincipiosdeArqumedesydePascal

Seguramente te has sumergido en una piscina en un da de verano y hasexperimentadounafuerzahaciaarribaqueteayudaaflotar.Estafuerzarecibeelnombredeempuje.

Actividad: Fuerzadeempuje

Laimagenmuestraunabotellasuspendidadeunapesaenunjarroalqueseleagregaragua.

1. Hazunaprediccin:Qu suceder conla lecturadelapesacuandovayasubiendoelniveldelaguaeneljarro?

Observaelvideoparachequeartuprediccin.

2.Qupuedesdeducirsobreladireccinylamagnituddelafuerzaqueejerceelaguasobrelabotella?

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Observalasdosimgenesquecorrespondenadistintosnivelesdeaguaeneljarro:

Imagen1Imagen2

3.Enamboscasoslafuerzanetaejercidaporelaguasobrelabotellaapuntahaciaarriba.Enqupartedelabotellalafuerzaejercidaporelaguaapuntahaciaarriba?

4.Lamagnituddeesafuerzahaciaarribaejercidaporelagua,Esmayorenlaimagen1oenlaimagen 2?Qurelacintieneturespuestaconelniveldelaguaeneljarro?

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Lafuerzadeempujetienesuorigenenquelaspartesmssumergidasdeunobjetoexperimentanunamayorpresin.

SupnqueenlaimagenquesemuestralapartedelabotellasumergidatienereaAyalturaH.Ladensidaddellquidoes .

5. Entrminosdelascantidadesmencionadas, Cul esel valordelafuerzaejercidaporelaguasobrelabotella?

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Lafuerzaejercidaporelaguasobreelfondodelabotellaes

DondeVesel volumendelabotellaquequedasumergido,yporlotantoesigualtambinalvolumendellquidoquetuvoqueserdesplazadoparacolocarensulugaralapartedelabotellaqueestsumergida.Porlotanto Vestambinlamasadedicha cantidaddelquidodesplazado.EsteresultadosegeneralizaparaobjetosdecualquierformayfuedescubiertoporArqumedes.

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F=PA= gHA= gV

PrincipiodeArqumedes:Lafuerzadeempujequeactasobreunobjetoesigual

alpesodelfluidoquedesplaza.

Actividad: Condicionesdeflotabilidad

Supnqueunabotelladeaguamineralcerradayconaceiteensuinteriorsesumergeporcompletoysesuelta.Seobservaquelabotellanosehundenitampocosaleaflotealasuperficie,sinoquesequedaenreposodondedesolt.

1.Lafuerzadeempujequeejerceelaguasobrelabotella,esmayor,menoroigualqueelpesodelabotella+aceite?

2.Comparaloscocientes(quecorrespondenalasdensidades):

Masa(botella+aceite)/volumenbotellaymasaliquidodesplazado/volumendesplazado

3.Supnahoraquealabotellaseleagregamsaceiteyserepiteelexperimento.Estavez,labotellaflotaosehunde?ladensidaddelabotella+aceiteesmayor,menoroigualqueladensidaddelliquido?

Generaliza tus resultados para determinar cuando un objeto flota o se hunde en trminos de lasdensidadesdelobjetoydellquidoenquesesumerge.

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Unobjetoflota,permaneceenequilibrioosehundesisudensidadesmenor,igualo mayorqueladensidaddelfluidoenqueseencuentrainmerso.

El principio de Arqumedes es vlido encualquier fluido, por ejemplo, paraobjetosinmersosenelaire.Observaelsiguientevideoenqueelairedentrodeunabolsasecalientaconuntostadordepan.

4.Puedesexplicarloqueobservaste?

Ayuda: cuando se calienta el aire, el nmero de molculas de aire calientedentrodelabolsa,esmayor,menoroigualalnmerodemolculasdeairefroquehabainicialmentedentrodelabolsa?

5. Ladensidaddelairecalienteenlabolsa,esmayor,menoroigualqueladensidaddelairefroquehabainicialmente?

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Laimagenmuestrauntrozodemangueraen un recipienteconagua.Elfondodelamangueraestabierto.

6. Haz una prediccin: Qu sucede si echamos aceite dentro de lamanguera?(elaceitetienemenordensidadqueelagua).

Observaelvideoparachequeartuprediccin.

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Cmopudisteobservar,alserelaceitedemenordensidadflotaenelagua.

Comoejercicioopcional,encuentralarelacinentrelaalturadelaceitepordebajodelnivel del agua y la altura del aceite por encima de sta. Puedes utilizar dosprocedimientos:

7.Calculaelempujequeactasobreelaceiteyrelacinaloconelpesodelaceite.

8.Calculalapresinalniveldelfondodelamanguera,considerandolacolumnadeaceite+aguadentrodelamanguerayconsiderandounacolumnadeaguapuraentrelasuperficiedelaguayunpuntoalniveldelfondodelamanguera.

Deberasobtenerelmismoresultadoporambosmtodos.

9.Sienvezdeaceiteseempleaunliquidodemayordensidad(peromenorqueladelagua),Quesperasqueocurra?Esturesultadoanteriorconsistenteconloqueesperasqueocurra?

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Actividad: Elsubmarino

La imagen muestra un submarino construido con un vasohermticoparatomarcaf,unabotellaplsticayunlastre.Labotellaestabiertaalaguaycontieneunaburbujadeairequeseconectaconunamangueraalvaso.

Conunmotoracontrolremotodentrodelvasopodemosagregarosacarairedelaburbuja.

Observaloquesucedeenelvideo

1.Sesacoseagregairealaburbuja?

2.Explicaporquflotelsubmarino.

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Elvideoanteriorilustracmofuncionanlossubmarinosoelprincipioutilizadoporlospeces paraascenderodescenderenelagua. Elcocodrilosueleusarotromecanismoparacambiarsudensidad:tragapiedras!

La imagenmuestraotra versindeunsubmarinoque funcionaconjeringas.

Lasjeringastienenaireyestnconectadaspormanguerasalosfrascosdelsubmarino.

Observaelvideoparaobservarelsubmarinoenfuncionamiento.

3. Cul jeringa deberas accionar para que el submarino levante lanariz?

4.Deberasagregaroquitarairealfrasco?

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Actividad: PrincipiodePascal

ElPrincipiodePascalestablecequeuncambiodepresinqueseproduceencualquierpartedeunfluidosetransmitesincambiaryentodasdireccionesatodoslospuntosdelfluido

ParaobservaresteprincipioenaccintemostramoselfuncionamientodeundiablillodeDescartes:labotellaestcerradaycontieneunajeringasinmboloconsuorificioparalaagujasellado.Observaqueocurrecuandoseaprietalabotella.

1.Elvolumendeaireenlajeringacambidebidoauncambiodepresin.Explicacmoseoriginesecambiodepresin.

2.Explicaporqusehundeoflotalajeringa.

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Actividad: Gatahidrulica

Laimagenmuestradosjeringasrellenasconaguayconectadasporunamangueradelgada.Lamasadelaizquierdaesmayorquelamasadeladerecha.

1.Sisesueltaelsistemadesdelaposicinmostrada,cmosemueveelsistema?

Observaelvideoparacomprobarturespuesta.

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Enelvideoanteriorlamasapequeapuedemoveralamasamsgrandeporqueelincrementodepresinqueseproducealcolocarlamasapequeaenel mbolosetransmiteatravsdelfluidoalmbolodelaizquierda,quetienemayordimetroyproduceunamayorfuerza.

2.Observaelvideoeintentadeterminaraproximadamentecuntasvecesmsgrandeeselreadelajeringaizquierdaqueelreadelajeringaderecha.

3.Antesdeponerlamasadeladerecha,Cuntobajaelmboloizquierdoycuantosubeelmboloderecho?Qurelacintieneturespuestaconlapreguntaanterior?

4.Sielreadelajeringaizquierdafuera4vecesmsgrandequeelreadelajeringaderecha,yenlajeringaderechasecolocaraunamasade10g,a) Qumasadeberacolocarseenlajeringaizquierdaparaequilibrarelsistema?b)Sielemboloizquierdobajara1mm,Cuntosubiraelemboloderecho?

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Actividad: ParadojadePascal

Se enrolla una manguera vaca alrededor de un vasoprecipitadocomosemuestraenlaimagen.Observaqueocurrecuandoseechaaguaalamanguera.

1.puedesexplicarloqueocurre?

Compara con lo que sucede cuando la manguera estinicialmentellenadeaguaysesuelta:

2. Cul eslaprincipaldiferenciaentreestasdossituacionesquecausaelcomportamientodelamangueraenelprimercaso?

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Laparadojadelamangueraseproduceporelaireacumuladoentrelasvueltascuandoelaguavallenandolamanguera.

3. Explica que ocurrira si la parte de la manguera con elembudo fuese ms larga de forma que se pudiera seguiragregandoagua.

Enlafiguraelradiodelvasoprecipitadoesde10cm.

4. Cuantoscentmetrosdeaguamsdeberanagregarsealamangueraparaqueelaguapudieracompletarunavueltamsenelenrollado?

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Actividad: Sifn

Laimagenmuestraunsifn,esdecir,unamanguerainvertidallenadeaguaqueseintroduceenunrecipiente.Cuandosedejafluirelaguaelrecipientesevaciarporlamanguera.Observaquelamanguerasumergidaenelrecipientetocael fondodeste.

1.Hasunaprediccin:sevacaporcompletoelrecipiente?

Observaelvideoparacomprobartuprediccin.

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