Conceptos Fundamentales, propiedades y características de los

CENTRO DE BACHILLERATO TECNOLOGICO agropecuario No. 2
Conceptos Fundamentales, propiedades y
características de los fluidos.
Cd. Delicias, Chih. 2015.
Situación problema.
Conceptos fundamentales.
La Hidráulica y
Densidad.
los fluidos.
Relación masa, volumen
y gravedad.
Estados de la materia
y fases.
Peso específico.
Propiedades de los líquidos.
Características de los fluidos.
Viscosidad.
Tensión superficial.
Capilaridad.
Fuerza de Adhesión y
Cohesión de los fluidos.
Conceptos Fundamentales, propiedades y
características de los fluidos.
Objetivo del tema: Resolverás problemas relacionados con la
hidráulica, a partir del conocimiento y uso correcto de sus
conceptos y sus modelos matemáticos, aplicados en diversos
fenómenos físicos observables en tu vida cotidiana; mostrando
actitudes de interés científico en un ambiente de cooperación,
responsabilidad y respeto hacia tus compañeros.
Para iniciar el estudio de los fluidos es necesario analizar y
comprender conceptos específicos que permitirá un estudio más
profundo de los contenidos del tema, sin ellos es posible que no
entendamos correctamente el comportamiento de los mismos.
En este primer apartado se analizara la división de la hidráulica en
el estudio de fluidos. Distinguirás las características que poseen
los estados de la materia, con ejemplos de la vida cotidiana.
Diferenciarás la densidad y peso específico de sólidos y líquidos.
Analizarás los diferentes conceptos de los fluidos como son los
estado sólido, líquido, gaseoso y plasma, así como los conceptos
de fluidos, viscosidad, densidad, tensión superficial, cohesión,
adherencia y capilaridad en situaciones relacionadas con nuestro
entorno.
A lo largo de la historia se ha documentado que gran parte de los
descubrimientos han nacido de la observación, de la
experimentación de la comprobación de errores, de encontrar
aquello que no se buscaba con exactitud, es por ello que, para el
estudio de la física la observación y el seguimiento del método
científico, basado en hipótesis y predicciones es muy importante,
a continuación se te presenta una situación que nace de la
observación y reflexión, escribe en tu cuaderno tus hipótesis y
predicciones para cada uno de los cuestionamientos que
encontraras en el texto, posteriormente compáralo con los
integrantes del equipo al cual te integraras, finalmente presente al
grupo las conclusiones obtenidas en el equipo.
NOTA: Como te habrás dado cuenta, la asignatura de Física,
además de proporcionarte nuevos conocimientos, conceptos y
aplicaciones que se pueden utilizar en la vida diaria, tiene también
por objetivo estimular tu capacidad de razonamiento para que
puedas analizar y resolver de mejor manera un problema,
interpretando los datos que te proporciona e infiriendo el camino
a seguir para su solución. Esto es de gran importancia puesto que
sabiendo qué información se te ofrece y qué es lo que se te está
preguntado podrás buscar todas las alternativas posibles para dar
respuesta correcta al problema utilizando las bases teóricas y las
ecuaciones necesarias. De esta forma podrás ejercitar tu capacidad
de abstracción y visualizar en tu imaginación, como si fuera una
película, el fenómeno en cuestión. Finalmente, cuando hayas
llegado a una solución deberás comprobarla y en caso de no ser
correcta, habrás de retomar el proceso para alcanzar la verdadera
solución. En conclusión, la física tiene entre sus objetivos
principales que aprendas a utilizar el método científico para el
abordaje y la solución de problemas.
Te sugiero que te tomes el tiempo necesario para analizar y
comprender cada uno de estos conceptos y que los vincules con
experiencias y conocimientos de lo que te rodea para que le
puedas dar un significado a tu aprendizaje.
Situación problema.
El día de ayer estaba sentado frente a la presa Francisco I Madero
“Las Vírgenes” y me llamo la atención ver un pequeño barco que
realizaba un recorrido por la misma, al verle me vino a la mente
algunas situaciones que he visto pero que no había reflexionado,
el hecho de que el barco “flote” en el agua y un globo aerostático
“flote” en el aire ¿Qué es lo que hace que “floten” ambos?, ¿qué
estados de la materia permitirán
“flotar” a otro cuerpo sobre él? que
le será más fácil a esa embarcación
¿flotar en agua salada o en agua
dulce?, y si ese barco viaja desde el
mar y entra en un río navegable,
¿Dónde se sumergirá más el barco,
en el mar o en el río?.
También pude observar a mi hijo
lanzar una piedra aplanada en
dirección rasante sobre la superficie
de la presa lo que provoco que
rebotara varias veces antes de
hundirse, ¿Por qué pudo rebotar la
piedra? Será el mismo fenómeno
que he visto cuando algunos animales pequeños o insectos pueden
pararse sobre el agua ¿Qué es lo que les permite parase sobre el
agua sin hundirse? Sabemos que uno puede pararse sobre un
sólido, pero porque sobre un fluido no puede ¿Cuál es la
diferencia entre sólidos y fluidos? Si un líquido y un gas se pueden
considerar fluidos ¿Qué los diferencia entonces? ¿Se pueden
comprimir los fluidos?
Cuando estábamos a punto de
comer en uno de los tantos
restaurantes que existen en la
presa, pude observar al
cocinero que coloco, primero,
una botella de aceite sobre la
báscula y le tome una
fotografía (foto derecha),
vertió el contenido de la
botella en un cazo y coloco nuevamente la botella sobre la báscula
y observe que aparecía un nuevo valor en la misma, le tome otra
fotografía (foto izquierda). Según la información de las fotografía,
¿Cuál es la masa de aceite?, ¿Cuál será el peso del aceite?, ¿Cuál
es el volumen de aceite?, ¿Cuál es la densidad del aceite? ¿Por
qué la duda?, porque pude observar que luego coloco un frasco
con agua de medio litro y ¿cuál crees que fue la lectura? ¿Más alta
o más baja que la del aceite? Allí mismo, al momento de estar
comiendo se derramo un vaso con agua y me pregunte ¿Cuándo
un líquido moja una superficie? ¿Todos los líquidos mojan
cualquier superficie?
Alrededor de la presa existe mucha vegetación, lo cual llamo la
atención de mi hijo, el cual me pregunto ¿Papá, cómo llega el agua
desde las raíces de un árbol hasta sus hojas más altas?
Contesta cada una de las interrogantes en tu cuaderno de manera
individual, luego reúnete con 2 compañeros e integra un equipo,
comparen sus respuestas e integren una respuesta para cada
pregunta de manera colaborativa, este informe entregárselo al
maestro en la fecha acordada.
Conceptos fundamentales.
La utilización de los gases y líquidos en la vida cotidiana es
común: ¿Has utilizado desodorante en aerosol? ¿Alguna vez han
ajustado la silla cuando te vas a cortar el pelo o te sientas frente a
la computadora? ¿Has usado el gato hidráulico? ¿Has inflado las
llantas del automóvil o bicicleta? ¿Te han inyectado?
Si contestaste sí a por lo menos a una pregunta entonces has sido
“víctima” de la mecánica de fluidos. Los gases y líquidos son
considerados fluidos porque poseen propiedades similares, como
ajustarse al recipiente que los contiene o que sus moléculas están
separadas y se mueven con facilidad. En este web nos
enfocaremos al estudio de los fluidos líquidos y sus propiedades,
que permiten que la hidráulica mejorar nuestra calidad de vida.
La Hidráulica y los fluidos
La Hidráulica se ocupa del estudio de las características de los
líquidos y su comportamiento, asimismo demuestra las
aplicaciones de éstos, por ejemplo, en presas, ductos, tuberías,
sistemas de riego, etc. Se divide en dos ramas: la hidrostática
(líquidos en reposo) y la hidrodinámica (líquidos en movimiento).
Quizá en más de una ocasión habrás escuchado la palabra
hidráulica o el término hidráulico, ya que en varios instrumentos
o herramientas como la dirección hidráulica, el gato hidráulico, la
prensa hidráulica o la construcción de barcos, se utilizan las
propiedades de los líquidos y su diseño se basa en el estudio de
las propiedades de los fluidos.
Hidráulica
estudia la
Mecánica de los fluidos
por medio de la
Hidrodinámica
Hidrostática
estudia a los
estudia a los
Líquidos en reposo
Líquidos en movimiento
En esta sección nos enfocaremos en el análisis de conceptos y
relaciones matemáticas que permitirán una mejor comprensión
del estudio de la hidrostática y la hidrodinámica.
Actividad en equipo.
Reúnete con los integrantes de tu equipo e investiga las siguientes
definiciones y escribe al menos un ejemplo de su aplicación.
Definición
Ejemplo
Hidráulica
Hidrostática
Hidrodinámica
Estados de la materia y fases.
La materia se presenta en distintos estados o fases, cuyas
propiedades y características son diferentes. Históricamente, se
reconocieron tres estados, de acuerdo a distinciones cualitativas
entre sus propiedades macroscópicas. Actualmente, las
distinciones entre estados de la materia están basadas en
diferencias en sus interacciones moleculares y así se pueden
reconocer por lo menos cuatro estados diferentes:
• Sólido. Es el estado en el cual la materia tiene forma y volumen
definidos. En este caso, la atracción intermolecular mantiene a las
moléculas en posiciones relativas fijas.
• Líquido. Es el estado en el que la materia mantiene un volumen
definido, pero cambia su forma de acuerdo a su contenedor. En
este caso, la atracción entre las moléculas logra mantenerlas
relativamente próximas, pero no lo suficiente para fijar sus
posiciones relativas.
• Gas. Es el estado en el que la materia se expande hasta ocupar
cualquier volumen disponible. En este caso, las moléculas están
relativamente separadas y la atracción intermolecular tiene un
efecto despreciable en su movimiento.
• Plasma. Se trata de una sustancia compuesta por una colección
de partículas libres con carga eléctrica.
• Condensado Bose - Einstein. En física, es el estado de
agregación de la materia que se da en ciertos materiales a
temperaturas cercanas al cero absoluto. La propiedad que lo
caracteriza es que una cantidad macroscópica de las partículas del
material pasan al nivel de mínima energía, denominado estado
fundamental. El condensado es una propiedad cuántica que no
tiene análogo clásico.
A las sustancias en estado gaseoso o en estado líquido les
llamamos Fluidos. Esta denominación se debe a que, en
determinadas circunstancias, este tipo de sustancia tiene la
propiedad de escurrir o fluir, ya que su forma se adapta cualquier
contenedor sólido. En esta sección nos concentraremos en el
estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos que se
encuentran en reposo.
Video Estados de la materia
https://www.youtube.com/watch?v=XPXdTayT7sE
Relación masa, volumen y gravedad
Existen dos variables físicas que comúnmente se confunden, la
masa y el peso de un cuerpo. Ambas dan origen a la diferencia
entre densidad y peso específico al relacionarse con el volumen
que ocupa un cuerpo, por lo tanto, es importante tener claro qué
significa cada uno de éstos términos.
Actividad 2. Investiga lo siguiente para continuar.
a) ¿Qué es la masa de un cuerpo?
b) ¿Cuáles son sus unidades en diferentes sistemas de unidades?
c) ¿Con qué se mide?
d) ¿Qué es el peso de un cuerpo?
e) ¿Cuáles son sus unidades en el Sistema Internacional?
f) ¿Con qué se mide?
g) ¿Cómo se relacionan la masa y el peso? Expresa la relación
matemática.
h) ¿Qué es el volumen de una substancia?
i) ¿Cuáles son sus unidades?
j) ¿Cómo se mide el volumen de un sólido regular?
k) ¿Cómo se mide el volumen de un sólido irregular?
l) ¿Con que se mide el volumen de un líquido?
m) ¿Qué es un picnómetro?
Puedes visitar el siguiente sitio:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/mass.html
Con las respuestas a las anteriores interrogantes completa los
espacios en blanco de la siguiente tabla.
Concepto
Definición
Unidades en
el SI
¿Con qué se mide?
Masa
Peso
Volumen
Densidad.
La densidad es una propiedad específica de la materia que
relaciona la masa de un cuerpo con el volumen ocupado en el
espacio.
Densidad (ρ) = masa / volumen = gr/cm3 o Kg / m3
Tabla. Ejemplo de valores de densidad a temperatura ambiente.
Las sustancias que poseen densidad elevada contienen una mayor
cantidad de partículas en un volumen definido.
De acuerdo a esto, la densidad de un cuerpo cualquiera es una
magnitud escalar, cuya unidad de medida en el Sistema
Internacional es Kg/m3, y se determina de la siguiente forma:
ρm / V
Donde: m es la masa y V es el volumen del cuerpo.
Ejemplo 1:
Un ladrillo de 5 kg tiene las siguientes dimensiones: 30 cm de
largo, 10 cm de ancho y 5 cm de alto
a) ¿Cuál es el volumen del ladrillo y su densidad?
De acuerdo al enunciado, el ladrillo puede ser modelado como un
paralelepípedo. De esta manera, el volumen del ladrillo es: V =L
x H x A donde L = Longitud del ladrillo, H = Altura del mismos
y A = ancho del ladrillo.
Por lo tanto: V = 0.30 m x 0.05 m x 0.10 m = 0.0015 m3
Con la masa y el volumen del ladrillo calculamos su densidad.
ρ = m / V = 5 kg / 0.0015 m3 = 3,333.33 kg/m3
De acuerdo con la tabla al
costado, podemos decir que el
ladrillo tiene una densidad 3
veces mayor que la del agua.
Actividad 3. En base a la tabla,
y como debes saber, el agua, el
aceite y el mercurio son
líquidos inmiscibles, es decir,
no pueden mezclarse entre sí. Si se pone en un vaso una parte de
cada una de estas sustancia, ¿cuál sería su distribución, por capas,
en el interior del vaso, es decir cual estaría al fondo, cual en medio
y cual arriba?
Contesta esta interrogante y discútela en el salón de clases.
Peso específico.
Es la cantidad de materia contenida en una unidad de volumen y
se obtiene mediante la división entre un peso conocido de la
sustancia y el volumen que ocupa, se identifica por Pe
Pe = W/ V ------ Ec. 1
Donde W = peso de la sustancia en Kg, Newton, etc. y
V = volumen de la sustancia en m3
Ahora bien como sabemos W = m * g, (Peso = masa x gravedad),
por lo que podemos sustituir en la Ec. 1 y tendremos:
Pe = m * g / V, ------ Ec. 2
También sabemos que la densidad es igual a la masa entre el
volumen ρ = m / V por lo que reorganizando términos en la Ec. 2
tenemos:
Pe = (m/V) *g
y como ya establecimos que ρ = m / V podemos concluir que
Pe = ρ * g
donde: Pe =Peso específico, ρ = densidad y g = gravedad.
Ejemplo 2.
Un disco circular sólido de cierto
metal puro mide 2 cm de espesor
y 9 cm de radio (r). Si su peso
específico es de 189.33 KN / m3,
determina la masa del disco e
indica de que material está hecho.
Solución:
Primero obtenemos el volumen del disco considerándolo como un
cilindro con la ecuación:
V = π * r2 * h
Dónde: r = radio y h = espesor del disco, por lo tanto:
Vc= π *(0.09 m)2 * 0.02 m
Vc = 5.18 x 10-4 m3
Sabemos que el peso específico Pe = 189.33 KN / m3, y de la
expresión Pe = (m/V) *g, despejamos la masa m.
m = (V * Pe)/g
Sustituimos valores y obtenemos la masa:
m= (= 5.18 x 10-4 m3) * (189.33 KN / m3) / 9.81 m/s2
m = 10 kg.
Ahora, mediante el peso específico del material podemos
determinar su densidad por medio de la siguiente expresión: Pe =
ρ * g, de donde despejamos la densidad ρ y obtenemos lo
siguiente:
ρ = Pe / g, sustituimos datos y obtenemos su densidad
ρ = 189.33 KN / m3 / 9.81 m/s2
ρ = 19,300 kg / m3, con este dato revisamos la tabla de densidades
anterior y comparando obtenemos que el cilindro esta hecho de
oro (Au).
Revisa el siguiente video:
https://www.youtube.com/watch?v=WPr5wKo1G6s
Propiedades de los líquidos.
1.- En un líquido, si bien tiene volumen casi constante, carece de
forma definida y adopta la forma del recipiente que lo contiene.
2.- Los líquidos transmiten presiones en todas direcciones y con
la misma intensidad.
Incompresibilidad
Un fluido incompresible mantiene el mismo volumen en todo
momento, aun cuando sea sometido a cualquier esfuerzo.
Por ejemplo, al empujar un fluido confinado (encerrado) en un
recipiente con una de sus paredes móviles, como se muestra en la
figura, se le somete al esfuerzo de responder a la fuerza que lo
empuja a la pared contraria.
El fluido que se utiliza en los frenos hidráulicos de la mayoría de
los automóviles es un fluido incompresible en funcionamiento.
Cuando un conductor de un automóvil pisa el pedal del
comúnmente llamado freno, empuja el fluido conocido como
líquido de frenos a través de los tubos del sistema de frenos. Estos
tubos son de alta resistencia para soportar este empuje. Así, el
líquido de frenos llega hasta las balatas que se desplazan para
presionar el tambor o los discos. Estos últimos presionan las
paredes circulares que transmiten el movimiento a las ruedas.
Entonces, su rapidez disminuye.
La acción del líquido de frenos empuja las balatas de los frenos
del automóvil en la dirección que indican las flechas.
No viscosidad
La no viscosidad es la propiedad de un fluido que le permite
desplazarse por un conducto conservando la misma rapidez en
cualquier punto del mismo.
Isotropismo
Un fluido isotrópico tiene propiedades iguales en cualquier parte
de sí mismo. Es decir, si tenemos un líquido o un gas en un
recipiente y tomamos una parte de esa sustancia depositándola en
otra parte tendrá las mismas propiedades que el fluido original.
Obviamente la porción tendrá menor masa, pero conservará todas
las demás propiedades.
Características de los fluidos
Los fluidos, debido a su arreglo molecular poseen cinco
características principales:
VISCOSIDAD
TENSIÓN
SUPERFICIAL
COHESIÓN
FLUIDOS
ADHESIÓN
CAPILARIDAD
Viscosidad.
La viscosidad se refiere al rozamiento interno que existe entre las
capas de un fluido. En los líquidos, esta propiedad puede variar
por efecto de la temperatura; si ésta se incrementa, la viscosidad
disminuye, y si la temperatura baja, la viscosidad tiende a
aumentar. En los gases, sucede lo contrario: si se incrementa la
temperatura, aumenta la viscosidad.
La unidad de medida de la viscosidad (η) en el sistema
internacional de unidades se denomina poiseville, y se define
como el trabajo realizado por un fluido, al fluir a una velocidad
constante sobre una superficie especifica de contacto.
1 poiseville = Trabajo / (velocidad * área)
Actividad práctica.
Materiales:
 Placa de vidrio o acrílico o plástico, medida variable, se
sugiere de 30 x 40 cms.
 5 jeringas de 3 ml. Sin aguja
 Los siguientes líquidos: Agua, miel, aceite nuevo para motor
de automóvil, aceite usado o quemado para motor de
automóvil, champú para cabello.
 Cronometro o reloj.
 5 vasos de plástico desechables
 Toallas o servilletas para limpiarse las manos.
Equipos:
Integrarse en equipos de 4 o 5 estudiantes.
Procedimiento.
Coloca en cada vaso desechable los líquidos mencionados.
Antes de iniciar con las pruebas realiza de manera individual una
predicción de cuál será el fluido más viscoso y cual el menor y
ordénalos en orden descendente.
Cada integrante del equipo
sumergirá la punta de su
dedo en cada recipiente;
juntará su dedo con el pulgar
con
la intención
de
determinar la viscosidad de
cada uno.
Cada integrante escribirá las características que percibió de cada
fluido.
Cada vez que sumerjan su dedo en cada nueva sustancia, limpien
sus dedos con el papel.
Al terminar las anotaciones en el cuaderno comenten sus
experiencias, para generar una discusión posterior con el resto de
su equipo y obtener un consenso acerca de las características de
cada fluido; establezcan una hipótesis de cuál es el fluido con
mayor viscosidad, y ordenen los fluidos de mayor a menor
viscosidad.
En la segunda parte del experimento llena las jeringas con cada
uno de los fluidos.
Se tendrán que hacer dos marcas en el vidrio o la lámina, una
marca será el punto de inicio y la otra el punto final.
Después, coloca la lámina inclinada como a unos 45 grados. Tres
de los miembros del equipo tomarán una jeringa y al mismo
tiempo depositaran una porción igual en el punto de partida de los
líquidos agua, miel y champú. Con la ayuda de un cronometro o
reloj, el cuarto integrante tomará el tiempo que tarda cada fluido
en desplazarse desde este punto hasta el punto final. Luego de
limpiar la lámina repetirán el procedimiento con las sustancias
faltantes, es decir, con el aceite nuevo y usado para motor.
De esta forma podrán concluir de una manera cualitativa qué
fluido es el más viscoso.
Ahora responde las siguientes preguntas.
1.- Cómprala con tu predicción e hipótesis a ver qué tan acertado
has sido. ¿Sus resultados coinciden? De no ser así, ¿Por qué no
coinciden?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
2.- En el caso del aceite de automóvil, tanto el nuevo como el
usado, ¿en la segunda parte del experimento se obtuvieron los
mismos tiempos? ¿Cuál será la causa de estos resultados?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
3.- ¿Cuáles serían las características de un fluido para que sea más
viscoso que otro?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Tensión superficial.
Practica 2.
Si observamos con atención una gota de
ejemplo sobre una hoja de una planta,
que es esférica. Esto se debe a una
las superficies de los líquidos llamada
superficial. Algunas lleves de agua de la
baño se desgastan y tienden a gotear, la
de cada gota de agua se debe a otra
los fluidos llamada tensión superficial.
rocío,
por
notaremos
propiedad de
tensión
cocina o del
formación
propiedad de
La
tensión
superficial
es
producida por la fuerza de
atracción entre las moléculas que
se encuentran en la superficie del
líquido, lo que da la apariencia de
formar una “capa o membrana”.
A nivel microscópico, la tensión
superficial se debe a que las
fuerzas que afectan a cada
molécula son diferentes en el
interior del líquido y en la
superficie. Así, en el interior de un
líquido, cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que
en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una
energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza
neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior
del líquido se tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva
hacia el exterior, aunque en la realidad esta fuerza es
insignificante debido a la gran diferencia de densidades entre el
líquido y el gas.
Algunos insectos pueden caminar sobre la superficie
del agua de estanques, lagos o charcos, debido a la
tensión superficial.
Analiza el siguiente video:
https://www.youtube.com/watch?v=Uy-RUMaZ0c0
Revisa este Video y compara con la práctica que realizaste.
https://www.youtube.com/watch?v=0qMfJX9r1es
Otro ejemplo de la tensión superficial sucede
cuando una persona con cabello largo se moja el
cabello. Cuando el agua toca su pelo y lo moja,
los cabellos tienden a juntarse unos con otros.
Esto se debe a que las moléculas de agua se
agrupan por las fuerzas de atracción que ejercen
entre sí.
La tensión superficial (ϒ) en una película liquida se define como
la fuerza por unidad de longitud que actúa a lo largo de una línea
cuando se estira la “superficie del líquido”. Matemáticamente se
expresa mediante la ecuación siguiente:
ϒ = F/2L
donde:
ϒ = Tensión superficial,
F = Fuerza de tensión superficial y
L = Longitud de la película sometida a la fuerza F.
Para un anillo circular la ecuación puede ser: F = 4πRϒ
Ejemplo 3:
Un mosquito coloca sus patas en la superficie del agua contenida
en un recipiente, el perímetro total de las patas que está en
contacto con el agua es de 1.5 cm y la tensión superficial del agua
es de 0.0742 N/m. ¿Cuál es la masa del mosquito si éste flota sobre
la superficie?
Solución:
Datos que conocemos:
ϒ = 0.0742 N/m, que es la tensión superficial del agua.
L = 1.5 cm, que es el perímetro de contacto entre el agua y el
mosquito.
Sabemos que: ϒ = F/2L, de donde podemos despejar F dándonos
la siguiente expresión:
F= 2Lϒ en donde sustituimos los datos o valores del enunciado
del problema:
F = 2 (0.015 m) (0.0742 N/m)
De donde obtenemos el peso del mosquito, dado que F = W
(Fuerza = Peso)
W= 2.226 x 10-3 N
También sabemos que el peso W es igual a la masa (m) por la
gravedad (g), de donde despejamos la masa:
W = m *g; despejamos masa, m = W/g
Sustituyendo valores:
m = 2.226 x 10-3 N / 9.81 m/s2 = 2.26 x 10-4 kg.
Fuerza de Adhesión y Cohesión de los fluidos.
En párrafos anteriores explicamos que entre las moléculas de un
líquido o un sólido existe un grado de atracción. La Cohesión es
la atracción que existe entre las moléculas de una misma
sustancia. La fuerza de cohesión, por su parte, es la fuerza de
atracción entre dichas moléculas.
Ahora bien, las moléculas de sustancias diferentes también
pueden atraerse entre sí. Este tipo de atracción recibe el nombre
de Adhesión y la fuerza de atracción entre moléculas de diferentes
sustancias recibe el nombre de fuerza de adhesión.
El mercurio presenta una gran fuerza de cohesión y hace un
menisco cóncavo hacia abajo, ver figura anterior. Mientras que el
agua en un recipiente de vidrio presenta mayor adhesión y forma
un menisco cóncavo hacia abajo, ver figura.
Capilaridad.
La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su
tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o
fuerza intermolecular del líquido), y le confiere la capacidad de
subir o bajar por un tubo capilar de radio determinado. Un tubo
capilar es un tubo muy angosto (puede ser de vidrio, plástico, etc.).
Su nombre se origina por la similitud con el espesor del cabello.
Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la
cohesión entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido
con el material del tubo (es decir, es un líquido que moja). El
líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es
equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo.
Sin embargo, cuando la cohesión entre las
moléculas de un líquido es más potente que
la adhesión al capilar (como el caso del
mercurio), la tensión superficial hace que el
líquido descienda a un nivel inferior, y su
superficie es convexa.
Las plantas consiguen el agua y los
nutrientes del suelo por medio de las raíces,
que llevan este material (savia bruta) a través
del tallo hasta las hojas; allí realizan la fotosíntesis gracias a la
clorofila y la luz solar y distribuyen los azúcares y aminoácidos
obtenidos (savia elaborada) por toda la planta.
Checa este link donde se expone el Análisis de la capilaridad.
https://www.youtube.com/watch?v=3rNyJpfxMIE
Actividades de cierre.
Coloca delante de cada frase la palabra que dé respuesta correcta
a cada una; posteriormente ubícala en la sopa de letras.
a) En el sistema internacional sus unidades son poiseville: ___________
b) Su volumen es afectado de manera importante por la temperatura:
_____________
c) Se presentan en estado de gas y líquido: ________________________
d) Son incompresibles: _______________________________________
e) Es una especie de tubo muy delgado: _________________________
f) Se presenta a temperaturas de 5000°C en adelante: ______________
g) Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos
sustancias diferentes en contacto: ______________________________
h) Tiene la propiedad de actuar como una fina capa en la superficie de un
líquido: _________________________________________________.
i) Debido a esta propiedad, dos gotas de agua al acercarse forman una
sola gota de mayor tamaño: ____________________________________
j) Presentan una superficie libre horizontal: ______________________
k) Sus unidades en el sistema Internacional son los kg/m3: _________
Revisa el siguiente video y elabora un ensayo sobre la importancia
del estudio de la mecánica de fluido y las propiedades de los
fluidos.
https://www.youtube.com/watch?v=rSqAzqvbgG4