Presion Hidroestatica

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES LABORATORIO DE FISICA II

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INTEGRANTES NOMBRE CODIGO NATALIA AVENDAÑO 101226429 JUAN MARIN 101408517 GUILLERMO LEAÑO 13151126 GRUPO:AN DOCENTE : Orlando Perea

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA DPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA II BARRANQUILLA 2015-02

Contenido I.

RESUMEN...................................................................................................... 3

II.

INTRODUCCIÓN............................................................................................. 4

III.

MARCO TEÓRICO....................................................................................... 5

IV.

OBJETIVOS................................................................................................. 7

V.

DESCRIPCION DE LA EXPERIENCIA................................................................8

VI.

MONTAJE DEL EXPERIMENTO:....................................................................9

VII.

PROCEDIMIENTO:..................................................................................... 10

VIII.

MATERIALES Y EQUIPOS..........................................................................12

IX.

RESULTADOS Y ANÁLISIS DE GRAFICAS...................................................13

X.

CALCULOS.................................................................................................. 14

XI.

OBSERVACIONES..................................................................................... 15

XIII.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS...............................................................17

I.

RESUMEN

Con esta práctica se pretendió hallar experimentalmente la presión hidrostática a través de los fluidos de los líquidos, peso especifico, presión atmosférica y densidad, con la ayuda del CASSY Lab y los materiales que nos ofrecían en el laboratorio apoyándonos a la vez a las respectivas indicaciones del profesor.

Palabras claves: Presion Hidrostatica, CassyLab, Vasos Comunicantes .

II.

INTRODUCCIÓN

Con esta práctica se pretendió hallar experimentalmente la presión hidrostática con los materiales que en el laboratorio nos ofrecían y con las respectivas indicaciones que el profesor nos indicó, a su vez llegar a saber determinar mediante el programa de cassylab los determinantes resultados obtenidos. Es muy significante la forma diferente en que actúa una fuerza sobre un fluido y sobre un sólido. Un líquido, por otro lado, puede sostener una fuerza solo en una superficie cerrada o frontera. Si un fluido no está contenido, fluirá bajo la acción de un esfuerzo cortante en lugar de deformarse eleáticamente la fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene, para poder comprender esto debemos introducir el concepto de presión: se define como fuerza por unidad de área

Experimento No2 : Presión hidrostática y vasos comunicantes

III.

Lab. de Física II

Versión 001 2009 01

MARCO TEÓRICO

PRESIÓN HIDROSTÁTICA Es la parte de la presión debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo la única presión existente es la presión hidrostática, en un fluido en movimiento además puede aparecer una presión hidrodinámica adicional

relacionada con la velocidad del fluido. Es la presión que sufren los cuerpos sumergidos en un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se define por la fórmula Donde es la presión hidrostática, profundidad bajo la superficie del fluido

es el peso específico y

VASOS COMUNICANTES

Es un nombre que recibe un conjunto de recipientes comunicados inferiormente que contiene un líquido; se observa que cuando el líquido está en reposo alcanza el mismo nivel en los recipientes, sin influir la forma y volumen de estos ni el tipo de líquido. Cuando a los vasos comunicantes le agregamos cierta cantidad de líquido, éste se desplaza hasta alcanzar el mismo nivel en los recipientes. Sucede lo mismo cuando inclinamos los vasos, de nuevo, aunque cambie la posición de los vasos, el nivel del agua acaba alcanzando el mismo nivel en los recipientes. Esto se debe a la presión atmosférica, ya que el aire de la atmósfera ejerce la misma presión en la superficie de los vasos, equilibrándose el sistema al alcanzar el mismo nivel, sin influir su geometría ni el tipo de líquido. Blaise Pascal ya

demostró en el siglo XVII, que la presión que se ejerce sobre una molécula de un líquido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas direcciones. Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosférica. Se aplica tan solo en aquellos casos en los que la presión es superior a la presión atmosférica, pues cuando esta cantidad es negativa se llama presión de vacío.

Experimento No2 : Principio de Arquímedes y Aplicaciones

Lab. de Física II

Versión 001 2009 01

IV.



OBJETIVOS

Determinar la presión hidrostática ejercida sobre el fondo, lateral y superficie de un líquido en reposo usando un sensor de presión.



Comprobar que la presión hidrostática es directamente proporcional a la altura de la sonda recta sumergida utilizando el sensor de presión.



Establecer el modelo matemático para que el software calcule la presión hidrostática a diferentes profundidades manipulando en forma correcta los rangos disponibles en el sensor de presión.

Experimento No2 : Presión hidrostática y vasos comunicantes

V.

Lab. de Física II

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DESCRIPCION DE LA EXPERIENCIA

Mediante este experimento se pretende comprobar que la presión hidrostática no depende de la dirección, por ser esta una cantidad escalar, utilizando para ello tres sondas de prueba:   

una para la profundidad, una para la superficie una lateral

De tal forma que el sensor de presión mide la misma presión si la sonda está sumergida a una misma profundidad, lo cual conlleva a predecir que la presión hidrostática sólo depende de la altura y de la densidad del fluido cuando éste se encuentra en reposo. También permite manipular los factores de conversión relacionados con las unidades de medición de la presión teniéndolos en cuenta el manejo de las ecuaciones digitadas en el software que utiliza el sensor de presión.

VI.

MONTAJE DEL EXPERIMENTO:

Se conecta el adaptador de corriente al sensor CASSY y también el cable USB de La interfase al computador. Luego se activa el sensor de presión haciendo clic sobre el canal A (INPUT A) del sensor CASSY. Se escoge el rango apropiado de medición el cual es posible medir hasta una presión de 70 HectoPascales.





Se coloca el sensor de acuerdo al montaje y al material de soporte. Luego se calibra a cero el sensor de presión justo antes de iniciar la medición y se escoge el rango apropiado. Se Llena la jarra de plástico con agua hasta la marca de 700 ml .

VII.

PROCEDIMIENTO:



Ahora hacemos clic sobre la pestaña “parámetro/fórmula” del cuadro de Ajustes y luego haciendo clic sobre nueva magnitud para introducir el parámetro densidad ( símbolo ρ y en Kg/m 3), la constante gravedad (9.8m/s2), altura que inicialmente es 5 cm, es decir, 0.05 m, y la fórmula de presión hidrostática teórica que es igual a ρ*g*h/100, para que quede expresada en HPa.



Al introducir los anteriores parámetros a quedado de la siguiente forma:

Ahora acoplaremos la sonda recta y después de calibrar a cero nuevamente introdúzcala 5cm. dentro de la jarra; haga clic en medición o en F5 y determinaremos tanto la presión medida con el sensor (PA1) como la presión teórica calculada. Repetiremos los pasos anteriores con las otras dos sondas.

Variación de la presión hidrostática en función de la altura: 

Utilizaremos ahora la sonda recta y la acopla al sensor de presión, de tal forma que va a medir la presión en función de la altura desde 0 hasta 10 cm. en pasos de 1.0 cm. Antes de sumergir la sonda haremos clic sobre la pestaña “parámetro/fórmula” y cambiaremos en la magnitud “altura” el valor correspondiente. Por ejemplo, mediremos la presión hidrostática para una altura de 1.0 cm., deberemos cambiar el valor de h a 1.0 cm



Ahora por último haremos clic o en F5 para iniciar la medición. Verificaremos los datos tabulados.

Experimento No2 : Presión hidrostática y vasos comunicantes

Lab. de Física II

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VIII.



1 Sensor-CASSY

MATERIALES Y EQUIPOS

             

1 CASSY Lab 1 sensor de presión 1 probeta graduada, 100 ml. 1 jarra de plástico, 1000 ml. 1 balanza. 2 nueces universales. 1 varilla de soporte, 60 cm. 1 varilla de soporte, 10 cm. 1 Trípode en forma de v, 20 cm. Agua. Campana de vidrio. Tubos de vidrios. Campana de vidrio. Manguera.

Experimento No2: Presión hidrostática y vasos comunicantes

IX.

RESULTADOS Y ANÁLISIS DE GRAFICAS

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Experimento No2 : Principio de Arquímedes y Aplicaciones

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X.

CALCULOS

La presión hidrostática (p) puede calcularse a partir de la multiplicación de la gravedad (g), la densidad (d) del líquido y la profundidad (h). En ecuación: p = d x g x h.

La presión fuerza por unidad de liquido en reposo del recipiente que lo cualquier cuerpo sumergido, como debe al peso del

hidrostática es la área que ejerce un sobre las paredes contiene y sobre que se encuentre esta presión se liquido, esta presión

depende de la densidad (p), la gravedad (g) y la profundidad (h) del el lugar donde medimos la presión (P) P=p*g*h. Si usas las Unidades del Sistema Internacional la Presión estará en Pascales(Pa=N/m^2),la densidad en Kilogramo sobre metro cubico(Kg/m^3), la gravedad en metro sobre segundo al cuadrado (m/s^2) y la profundidad en metro (m), si te fijas(Kg/m^3)*(m/s^2)*(m)=(Kg/(s^2*m))=(N/m^2) al sumergir un vaso boca abajo en el agua lo sumerges con todo y el aire que contiene desde que está afuera, puesto que el aire siempre es empujado hacia arriba por ser menos denso que el agua, al encontrarse con las paredes del vaso y una fuerza introduciendo el vaso, no le queda más que mantenerse en el vaso, por lo tanto el agua no puede entrar al espacio que está siendo ocupado por el aire.

Experimento No2 : Principio de Arquímedes y Aplicaciones

Lab. de Física II

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XI.

OBSERVACIONES



Podemos observar que la presión en un líquido varía dependiendo a la altura y que mientras esta es constante la presión también lo será.



En este ejercicio y gracias a la tabla de profundidad quedó muy claro que mientras más profunda sea la medida mayor será la presión ejercida por el agua en el recipiente.



Apreciamos también que el elemento que introducíamos dentro del agua aparentemente tenía un peso menor al que tenía cuando estaba fuera del líquido.

Experimento No2 : presión hidrostática y vasos comunicantes

XII.



.

Lab. de Física II

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CONCLUSIONES

Se determinó la presión hidrostática en el agua en función de la profundidad.  Nos dimos cuenta que la presión hidrostática no depende de la dirección  Vimos como el nivel del agua en los vasos comunicantes variaba cuando se cambiaba la posición de ellos haciendo que el nivel del agua bajara o subiera dependiendo del movimiento que la persona le diera  La presión hidrostática es la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contienen y cualquier cuerpo que se encuentra sumergido, como esta presión se debe al peso del líquido, esta presión depende de la densidad, la gravedad, y la profundidad del lugar donde medimos la presión.  En el procedimiento No.1 podemos observar que al sumergir a más profundidad la membrana, en el manómetro nos marcaba siempre una presión más grande que la experimentada anteriormente tomando siempre

como referencia el punto cero es decir que la presión sobre un cuerpo sumergido en un líquido, aumenta con la profundidad.

Experimento No2 : Presión hidrostática y vasos comunicantes

XIII.

  

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Manual de Laboratorio de Física II (física calor ondas) https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_en_un_fluido https://es.wikipedia.org/wiki/Vasos_comunicantes

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Versión 001 2009 01

Experimento No2 : Presión hidrostática y vasos comunicantes

Lab. de Física II

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Cuestionario N.1 

Explica la diferencia entre Presión y Fuerza.

R/: La diferencia que existe es que la fuerza es independiente de la superficie, mientras que la presión depende de la asociación de una fuerza actuando sobre una superficie. Los fluidos (gases y líquidos) solo aplican presiones, los sólidos pueden aplicar fuerzas y presiones. El peso es una fuerza pero se siente distinta presión cuando pisas normal que cuando estas de puntillas. A pesar de que es la misma fuerza, se siente mayor presión porque distribuyes tu peso en menos área de contacto. 

Si en una piscina de metro y medio de profundidad usted se sumerge un metro, y luego en otra de 3 metros de profundidad te sumerges también un metro, ¿Dónde sentirás mayor presión de agua? Explica tu respuesta.

R/: En ambas piscinas sentiremos la misma presión, debido a que la presión no depende de la profundidad del recipiente sino de la profundidad de la cual nos encontremos sumergidos, o dicha masa u objeto se encuentre.



¿Qué sucedería con el flujo de agua que sale por la llave del lavamanos en un edificio de 5 pisos si al mismo tiempo se abrieran las llaves, durante un minuto, de todos los apartamentos en los cinco pisos? (Supóngase que hay un apartamento por piso). Explica tu respuesta.

R/: En este caso lo que ocurriría dependería de factores tales como las condiciones en que se encuentre el edificio, es decir que esté bien construido, y a su vez también de donde es originada el agua que llega a los apartamentos, ya sea de un tanque elevado en el último piso o por el contrario sube del primer al último piso. Independiente de eso diría que el caudal mayor siempre se reparte en las demás ramificaciones siempre y cuando estén abiertas, como las 5 se encuentran abiertas cada una va tener el mismo caudal y si sumamos los 5 caudales vamos a tener el caudal inicial. 

Cuando quieres conocer tu peso te paras sobre una balanza y haces la lectura correspondiente. ¿Qué sucedería si te pararas sobre un solo pie en la balanza? ¿Pesara mas, menos o igual? Explica tu respuesta.

Aunque en el estricto concepto de peso no cambiemos, ya que el peso no cambia solo es una sensación. Si hacemos el experimento en un peso sencillo el peso si se alteraría. Sabemos que la masa va a ser siempre la misma, lo que varia es la posición, lo que hace que nos sintamos oprimidos dependiendo a como nos ubiquemos, o más pesados en su defecto; influyendo la presión. 

Explica que fenómeno físico sucede y como se realiza; cuando tomas un líquido a través de un pitillo.

El líquido circula por el pitillo porque se produce una diferencia de presión al succionar el aire en su interior y deja de actuar la presión atmosférica.

CUESTIONARIO N° 2.



¿Defina el concepto de presión atmosférica?

R/= La Presión atmosférica es el peso que ejerce el aire de la atmósfera como consecuencia de la gravedad sobre la superficie terrestre o sobre una de sus capas de aire. 

¿Porque la presión atmosférica en un mismo lugar de la tierra tiene un valor constante?

R/=

No tiene un valor constante porque para poder calcular la presión

atmosférica en un lugar de la tierra se necesita emplear la siguiente Patm = daire•g•h. y la densidad del aire no siempre es la misma ya que esta puede variar dependiendo de la temperatura a la que se encuentre 

¿Qué relación hay entre el punto de ebullición de un líquido y la presión atmosférica?

R/= El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor iguala a la presión atmosférica. La presión de vapor de una sustancia sólo depende de su temperatura. Por ejemplo: la presión de vapor del agua - a 100 ºC es de 1 atm - a 80 ºC es de 0,5 atm A nivel del mar la presión atmosférica es de 1 atm ===> por ello el agua hierve a 100 ºC a nivel del mar. Pero a alturas muy elevadas, como la presión atmosférica es menor, el punto de ebullición del agua también será menor. Así, a unos 5500 m sobre el nivel del mar, la presión atmosférica es sólo 0,5 atm ===> el agua hierve a 80 ºC a 5500 m sobre el nivel del mar.



Explique la diferencia que hay entre un Barómetro y un manómetro.

R/= El barómetro se usa exclusivamente para medir la presión atmosférica. Es decir, mide la presión en un recipiente abierto., En cambio el manómetro la mide en recipientes cerrados (tanques, tuberías, etc.).Los manómetros miden la diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica local .

EXPERIENCIA VASOS COMUNICANTES

CUESTIONARIO N° 3.

¿En qué posición relativa están los niveles de agua de las campanas? Figura 1: Igual nivel del agua

Figura 2: Una tiene más nivel de agua que la otra. Figura 3: una tiene un poco más, pero es algo leve, aun siendo que la otra esta inclinada. Figura 4: tienes el mismo nivel de agua aunque no se apreciara mucho, pero relativamente son iguales aunque una está inclinada. Figura 5, 6 , 7 : Tienen el mismo nivel de agua .

¿Qué ocurre cuando subes o bajas una de las campanas? R// Cuando subes una de las campas esta pierde nivel de agua ya que esta lucha contra la presión atmosférica y aumenta en la otra campana donde se da la presión hidrostática con respecto a la atmosférica. ¿Qué sucede con el nivel del agua cuando inclinamos la campana? Cuando inclina una campana esta hace que el fluido, es decir el agua también haga lo mismo y la presión hidrostática va a ocupar menos espacio y por lo tanto esta se llena. ¿Por qué cree usted que suceden todos los fenómenos anteriormente descritos? Suceden estos fenómenos ya que aquí en estos experimentos se logra detectar y probar la hipótesis de la presión atmosférica y la hidrostática. ¿Varia los resultados cuando sustituyes una de las campanas por un tubo de vidrio? Si varían, y entonces se mantendrían en equilibrio ya que la presión atmosférica no entraría plenamente y entonces la presión hidrostática los mantiene equilibrados Enuncie el principio de los vasos comunicantes.

Si en un conjunto de vasos comunicantes se vierte un líquido homogéneo cualquiera, y se deja en reposo, se observa que, sin importar la forma o el volumen de los vasos, la superficie superior del líquido en todos ellos alcanza el mismo nivel.

Este fenómeno es conocido como "principio de los vasos comunicantes" y se explica teniendo en cuenta que en todos los puntos de la superficie del líquido la presión atmosférica es constante, así como la presión hidrostática a un profundidad dada, en el líquido, es siempre la misma.