La Presión ¿Porqué faltaría yo a clase el día que explicaron lo de la Presión? Para no hundirte en la nieve es conveniente usar mayores superficies que la de los.

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Transcript La Presión ¿Porqué faltaría yo a clase el día que explicaron lo de la Presión? Para no hundirte en la nieve es conveniente usar mayores superficies que la de los.

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La Presión
¿Porqué faltaría yo
a clase el día que
explicaron lo de la
Presión?

Para no hundirte
en la nieve es
conveniente usar
mayores
superficies que la
de los zapatos
deportivos.
¡Tampoco es
recomendable
usar tacones!


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La Presión : concepto

Peso

Peso

La misma fuerza, el Peso del niño, ejerce una deformación
mayor en la nieve si la superficie de apoyo es menor.


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La Presión : concepto

A igual superficie de apoyo, una fuerza mayor, el Peso del
elefante, ejerce una deformación mayor en la nieve.


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• El cuchillo cortará mejor cuanto más afilado esté, porque la fuerza ejercida se
concentra en un área menor
• El esquiador no se hunde en la nieve porque la fuerza ejercida se reparte sobre un
área mayor


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La presión ejercida por una fuerza F sobre una superficie S es
igual al cociente entre la intensidad de la fuerza y la superficie:

P 
• Su

F
S

unidad en el S.I. es el pascal (Pa)  1 Pa = 1 N/m2

Sus múltiplos son: 1 bar = 100 000 Pa  1 mb = 1000 Pa


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Si tuvieses que atravesar un lago con su
superficie helada y alguien te sugiriese
que lo hicieses arrastrándote (reptando) y
con los brazos y piernas lo más separados
posible, ¿tendría sentido lo que te dijo?.
Explica tu respuesta.


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Determina la presión que ejerce sobre la
mesa un cubo de hierro dFe = 7900 kg/m3
de 10 m de arista.


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La Presión en los líquidos

A
diferencia
de los
sólidos,

Los líquidos ejercen fuerzas
perpendiculares a las
paredes que los contienen,
y sobre el fondo
Los líquidos ejercen fuerzas
perpendiculares sobre la
superficie de cualquier
objeto que esté sumergido.


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PRESIÓN HIDROSTÁTICA
¿Como es la presión en el interior de un
líquido (agua)?


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Supongamos
que
te
sumerges en el agua del
mar, la presión que actúa
sobre ti dependerá del
peso de la columna de
agua que tengas encima,
sobre la superficie de tu
cuerpo. Si te sumerges
hasta 1 tendrás menos
presión que en 2 y a su
vez que en 3.


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La presión hidrostática

Se ejerce una presión debida al peso de la
columna de líquido que hay sobre el prisma.

Pesolíquido = mlíquido · g = dlíquido · Vlíquido · g
h

P = dlíquido· S · h · g
S

p=

F
S

=

dlíquido· S · h · g
S

= dlíquido· h · g

La presión ejercida sobre un cuerpo sumergido en
un fluido depende de la columna de fluido que hay
sobre el cuerpo.


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Factores

de los que depende la

Presión Hidrostática

La presión ejercida sobre el fondo, NO depende de la
forma del recipiente que contiene al líquido.
Depende de la densidad del líquido de la altura
que alcanza el líquido y de la gravedad.

P  d fluido  h fluido  g

h
S


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• Calcula la presión hidrostática que soporta
un submarinista a 30 m de profundidad
en el mar.
d= 1030 kg/m3

Sol . P= 302.820 Pa


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En el año de 1653, el físico francés Blaise
Pascal realizó un experimento que
consistió en ejercer una presión en un
tonel o barril lleno de agua, con el peso de
una columna del mismo líquido contenida
en un tubo delgado y muy alto
(aproximadamente 10 m.); la presión
ejercida por dicha columna fue de tal
magnitud que el barril se rompió.


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Principio fundamental de la estática de fluidos
• La experiencia muestra que un líquido ejerce

presión sobre el fondo y las paredes del
recipiente que lo contiene

Un líquido escapa por un orificio de la
pared
del
recipiente
en
sentido
perpendicular a la misma


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1.- ¿Cuál de los siguientes esquemas cumple el principio fundamental de
la estática de fluidos?

2.- La presión en un líquido a una determinada profundidad depende de
la aceleración de la gravedad g, de la profundidad h y es:
- Directamente proporcional a la densidad del líquido.
- Inversamente proporcional a la densidad del líquido.

- Independiente de la densidad del líquido.


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vasos comunicantes



Se observa que cuando el líquido está en reposo alcanza el mismo nivel en
todos los recipientes, sin influir la forma y volumen de éstos
La presión hidrostática a una profundidad dada es siempre la misma, sin
influir su geometría ni el tipo de líquido


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¿Por qué en las ciudades los depósitos de agua
se sitúan en lugares elevados?

• En las ciudades se instalan los depósitos de agua potable en los
lugares más elevados, para que las tuberías, funcionando como
vasos comunicantes, distribuyan el agua a las plantas más altas de
los edificios con suficiente presión.


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Principio fundamental de la hidrostática

h1
h2
S

B

A

La diferencia de presión entre A y B es:
p2 - p1 = dlíquido · g · (h2 - h1)


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• Calcula la diferencia de presión entre dos
puntos situados a 4m y 10 m de
profundidad

Sol. p2-p1= 60.564 Pa


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pA = pB → daceite·g · hA = dagua·g ·hB → daceite ·hA = dagua · hB
VASOS COMUNICANTES CON LÍQUIDOS
INMISCIBLES

hA

hB

A

B
Aceite

Agua


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Presión aplicada un líquido. El principio de Pascal

La presión ejercida en un punto de un líquido, se transmite
por él en todas las direcciones con la misma intensidad


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"Un cambio de presión aplicado a un
líquido en reposo dentro de un
recipiente se transmite sin alteración a
través de todo el líquido. Es igual en
todas las direcciones y actúa mediante
fuerzas perpendiculares a las paredes
que lo contienen".


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La botella de Pascal
AGUA – FLUIDO INCOMPRESIBLE

AIRE – FLUIDO COMPRESIBLE

Bajamos el émbolo

Botella de Pascal

Tapones de goma
La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite
íntegramente a todos los puntos del mismo.

Bajamos el émbolo


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Prensa hidráulica


Una aplicación directa de
este principio la tenemos en
el sistema formado por dos
émbolos
de
diferente
diámetro, conectados entre
sí y en cuyo interior hay un
líquido (prensa hidráulica).


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La prensa hidráulica

p1 =

F1

p2 =

S1


F1

S2

S1


F2

p1 = p2

F1
S1

=

F2
S2

F2
S2


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• Si la superficie del
émbolo grande es
doble que la del
émbolo pequeño, la
fuerza ejercida por
la prensa es doble
que la que tú has
hecho; si la relación
es triple, la fuerza es
triple, etc.


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El principio de Pascal fundamenta el
funcionamiento de las genéricamente
llamadas máquinas hidráulicas: la prensa,
el gato, el freno, el ascensor y la grúa,
entre otras.


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Principio de Pascal : Máquinas Hidráulicas

80N
160 = F/130
0,5 m2

¡He conseguido
aumentar 260
veces la fuerza
aplicada !

130 m2

P = 160 Pa

P= 80/0,5 = 160 Pa

P = 160 Pa

F1
A1



F2

A

2


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LA PRENSA HIDRAÚLICA

•Este dispositivo, llamado prensa hidráulica, nos permite prensar, levantar pesos o estampar
metales ejerciendo fuerzas muy pequeñas. Veamos cómo lo hace.

•La presión sobre los pistones es la misma, No así la fuerza!


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ELEVADOR HIDRÁULICO

• Si, por ejemplo, la superficie del pistón grande
es el cuádruple de la del pequeño, entonces el
módulo de la fuerza obtenida en él será el
cuádruple de la fuerza ejercida en el pequeño.


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La presión atmosférica


Un recipiente con aire pesa más que otro
igual en el que se ha hecho el vacío

Para comprobar que el aire pesa,
se puede comparar el peso de
un recipiente lleno de aire con
su peso cuando se ha hecho el
vacío en su interior


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La Presión atmosférica

Se denomina presión atmosférica la fuerza por unidad de superficie
ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos situados en su interior

Presión
atmosférica
76 cm

Torricelli mostró que la
presión atmosférica
equilibra una columna
de 76 cm de Hg de 1
cm2 de sección

La experiencia de Torricelli: la presión del
aire no deja caer la columna de mercurio

De ahí que se diga que: 1 atm = 760 mm Hg


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La Presión atmosférica

1 atm = 760 mm Hg
= 1,013 . 105 Pa

Pero, la presión ¿no
se medía en Pascales
…? . Debe haber una
equivalencia ….


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Presión
atmosférica
76 cm

La presión atmosférica es la
presión hidrostática de una
columna de mercurio de 760 mm.

La experiencia de Torricelli: la presión del
aire no deja caer la columna de mercurio,
a nivel del mar.

1 atm = 760 mm Hg
= 1,013 . 105 Pa

P  d fluido  h fluido  g


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- Si el experimento de Torricelli se hiciera con agua
en lugar de mercurio ¿Qué altura tendría la
columna de agua?¿y si se hiciera con vino (d=
900 kg/m3 ?

- ¿Por qué un globo hinchado explota al ascender
en la atmósfera?


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• ¿Se pude expresar la presión en unidades
de longitud?


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• En un lugar de la Tierra la columna de
mercurio marca una altura de 70 cm
¿Cuál es el valor de la presión atmosférica
en unidades del SI?
P  d fluido  h fluido  g


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Barómetros

miden la presión atmosférica

Manómetros

miden la presión del gas encerrado en un recipiente


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Barómetros
• Son aparatos que miden la presión atmosférica
• Los más utilizados son los barómetros metálicos que constan de una
caja metálica en cuyo interior se ha hecho el vacío
• La presión atmosférica deforma la caja, midiendo la deformación con
una aguja acoplada a la caja y una escala graduada

Barómetro metálico

Interior de un
barómetro
metálico

• Los barómetros de mercurio o de Torricelli, constan de un tubo de
vidrio lleno de mercurio sobre una cubeta con el mismo líquido
• La altura alcanzada indica el valor de la presión atmosférica

Barómetro
de mercurio


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Manómetro de líquido
Presión
atmosférica

Gas

h

Manómetro de líquido

• Los manómetros de líquido constan de un tubo en U con un líquido con una de sus
ramas conectadas al recipiente. La presión del gas equilibra la presión en la otra rama
pgas = plíquido + patm  pgas = d. g. h + patm


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Manómetros
• Los manómetros son aparatos que miden la presión del gas encerrado en un recipiente
Presión
atmosférica
Gas
Gas
Gas

h

Manómetro de líquido

Manómetro metálico

Manómetro de líquido cerrado
o de aire comprimido

• Los manómetros de líquido constan de un tubo en U con un líquido con una de sus
ramas conectadas al recipiente. La presión del gas equilibra la presión en la otra rama
pgas = plíquido + patm  pgas = d. g. h + patm
• Los manómetros metálicos aprovechan la elasticidad de los metales y constan de un tubo
metálico en espiral que puede conectarse con el recipiente que contiene el gas,
deformando el tubo cuando el gas penetra en él é indicándola en una escala graduada


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• Si la presión desciende el tiempo se
vuelve nuboso y frecuentemente llueve.
• Si la presión es alta el tiempo es
despejado y soleado
• Altas presiones
anticiclones
• Bajas presiones
borrascas
• Isobaras curvas que unen los puntos de
igual presión


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Presión increíble
Necesitas:
Un vaso
Agua
Un cuadrado de cartulina
Montaje:
Llena un vaso de agua hasta el borde. Coloque una cartulina en la superficie sin que queden burbujas
de aire. Ahora gire el vaso sobre el lavabo, sosteniendo firmemente la cartulina. Retira tu mano de la
cartulina y observa.

¿Qué está pasando?
Lo que mantiene la cartulina en su lugar es la presión del aire que empuja hacia arriba. La
presión del aire es mayor que el peso del agua hacia abajo sobre la cartulina. Mientras que la
cartulina no se humedezca y no hayan muchas burbujas de aire en el vaso, se mantendrá en su
lugar.


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El peso de la atmósfera
Necesitas:
•Una lata de refresco vacía (aluminio)
•Una fuente de calor (lámpara de alcohol, la cocina de su casa)
•Un plato con agua
•Unas pinzas o un par de guantes aislantes de cocina.
• Cuidado
Montaje:
Pon un poco de agua en la lata, no más de 1/4 de la lata. Llevála al fuego y
deja que hierva por unos 30 segundos. Con ayuda de los guantes y mucho
cuidado, retira del calor la lata e inmediatamente póngala boca abajo en el
agua del plato. Observa lo que sucede.

¿Qué está pasando?
Al calentar la lata se crea un vacío y al ponerla boca abajo en el agua, se
impide la entrada del aire. Entonces la presión interna en la lata disminuye.
La diferencia creada entre la presión atmosférica externa y la presión
interna, la hará comprimirse.