Principio de Arquímedes (89854)

Física 2
1era Unidad
Tema: Principio de Arquímedes
Nombre:_____________________________________________ Fecha:_______________
Cuando un objeto se sumerge en un fluido (recuerda que los líquidos y los gases son fluidos), se
observa que dicho fluido ejerce una presión vertical ascendente sobre él. Lo anterior se
comprueba al introducir una pelota en agua, la pelota es empujada hacia arriba, por ello, se debe
ejercer una fuerza hacia abajo si se desea mantener sumergida. De igual forma, hemos notado que
al introducirnos en una alberca sentimos una aparente pérdida de peso debido al empuje recibido
por el agua.
Principio de Arquímedes: todo objeto sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual
al peso del fluido desalojado.
En un objeto sumergido por completo en un líquido, todo los puntos de su superficie reciben una
presión hidrostática, que es mayor conforme aumenta la profundidad de un punto. Las presiones
ejercidas sobre las caras laterales opuestas del objeto se neutralizan en forma mutua; sin embargo
está sujeto a otras dos fuerzas opuestas: su peso que lo empuja hacia abajo y el empuje del líquido
que lo impulsa hacia arriba.
De acuerdo con la magnitud de estas dos fuerzas
tendremos los siguientes casos:
1.- si el peso (P) de un objeto es menor al empuje
(E) que recibe, flota. La magnitud del empuje que
recibe dicho objeto es igual a la magnitud del peso
que tiene el volumen del líquido desalojado Fig.1
(a).
a)
b)
c)
2.-Si el peso del objeto es igual al empuje que
recibe, permanecerá en equilibrio, es decir,
sumergido dentro del líquido fig. 1 (b).
3.- Si el peso del objeto es mayor que el empuje, se
hunde. En este caso, como en el 2, al estar completamente sumergido el objeto, desalojará un
volumen del líquido igual a su propio volumen. La magnitud del empuje que recibe el objeto es
igual a la magnitud del peso que corresponde al del volumen del líquido desalojado fig. 1 (c).
Para que un objeto flote en cualquier fluido, su densidad promedio debe ser menor a la del
fluido.
La magnitud del empuje (E) que recibe un objeto sumergido en un líquido se determina al
multiplicar el peso especifico (Pe) del líquido por el volumen (V) desalojado de éste:
E= Pe . V
La unidad del empuje es N (Newton)
Física 2
1era Unidad
Tema: Gasto de un líquido
Nombre:_____________________________________________ Fecha:_______________
Cuando un líquido fluye a través de una tubería, es muy común hablar de su gasto, que por
definición es la relación existente entre el volumen de líquido que fluye por un conducto y el
tiempo que tarda en fluir.
𝐺=
Donde:
𝑉
𝑡
G= Gasto en m3/s
V= volumen del líquido que fluye en metros cúbicos (m3)
t= Tiempo que tarda en fluir el líquido en segundos (s)
El gasto puede calcularse si se conoce la magnitud de la velocidad del líquido y el área dela
sección transversal de la tubería.
Para conocer el volumen de líquido que pasa del punto 1 al 2 de la tubería, basta multiplicar el
área, la magnitud de la velocidad del líquido y el tiempo que tarda en pasar por los puntos:
𝑉 =𝐴𝑣
(1)
y como
𝐺=
𝑉
𝑡
(2)
Sustituyendo (1) en (2):
𝐺=
𝐴𝑣𝑡
𝑡
G= A v
Donde:
G= Gasto en m 3/s
A= Área de la sección transversal del tubo en metros cuadrados (m 2)
v= Magnitud de la velocidad del líquido en m/s
La unidad del Gasto se mide en cm 3/s, o bien en unidades prácticas como litros / segundo.
Flujo: Se define como la cantidad de masa del liquido que fluye a través de una tubería en un
segundo:
𝐹=
𝑚
𝑡
Unidad:
𝑘𝑔
𝑠
Teorema de Bernoulli: En un líquido ideal cuyo flujo es estacionario, la suma de las energías
cinéticas, potencial y de presión que tiene el líquido en un punto es igual a la suma de estas
energías en otro punto cualquiera