miércoles, 24 de febrero de 2016

PRINCIPIO DE PASCAL


Jeringa de Pascal
Uno de los principios fue aportado por Blaise pascal, quien por medio de una observación concluyo que “ toda presión que ejerce sobre un líquido encerrado en u recipiente, se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente que lo contiene”. Este principio lo mostro mediante tres experimentos: jeringas de pascal, tonel de pascal y la prensa hidráulica.
Jeringa de pascal
Prensa Hidraulica
Un ejemplo del uso hidráulica de este principio son los gatos hidráulicos utilizados al momento de cambiar las llantas de un automóvil. En esta herramienta una pequeña fuerza actúa sobre el embolo de menor área y se produce una fuerza mayor sobre un embolo mayor, lo que demuestra hidráulica
En la prensa hidráulica, se considera que la presión del líquido es la misma en todo fluido y sobre las paredes del recipiente, de manera que   P1 = P2
Como P= F/A, entonces se puede relacionar expresándola de la siguiente manera:

                     
              F1/A1 = F2/A2 
                                                                                                 
En donde:
F1= fuerza obtenida en el embolo mayor en newtons (n)

F2 = área del émbolo mayor en el metros cuadrados (m2)

ARQUIMEDES:

“Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso desalojado del fluido”

Por siguiente se presentara una historia de cómo Arquímedes descubrió un gran principio para la física:


En ese tiempo, Arquímedes era un sabio muy  respetado y llego a ser consejero del rey. Este se mandó a hacer una corona de oro, pero desconfió del herrero que le hizo el trabajo y le pidió a Arquímedes que resolviera su duda. Pasaron los días y no se encontraba respuesta, entonces el rey, furioso, le grito: ¡Si no resuelves mi duda te corto la cabeza!

Muy desanimado y triste, Arquímedes fue a su casa a darse un baño para relajarse. Pensado en que iba a morir, observo el agua de la tina y se sumergió de nuevo, observando el mismo fenómeno. Luego introdujo varios objetos al agua, cada objeto que introducía flotaba o se sumergía por completo cambiando el nivel del agua de la tina.

¡Eureka!, dijo con alegría, y salió corriendo por toda Siracusa para llegar al palacio real. Una vez ahí utilizo sus observaciones para resolver la duda del rey.

La presión se ejerce  por todo el fluido, y cuando un objeto es capaz de romper la tensión superficial y ser introducido, también es afectado por esa presión.
El empuje es la fuerza que se ejercen los fluidos por acción de la presión sobre el objeto.
Existen 3 condiciones para que un objeto flote, se hunda o se sumerja en un fluido:
  • ·        Si el peso  objeto es menor al del empuje realizado por todo el fluido, entonces el objeto flota.
  • ·        Si el peso del cuerpo es mayor al del empuje realizado, entonces el objeto se hunde.
  • ·        Si el peso del objeto es igual al del empuje realizado, entonces el objeto que dará sumergido en el fluido, de manera que las fuerzas se equilibran.

El empuje puede expresarse matemáticamente de la siguiente manera:

E=Empuje.
E=PeV                                         Pe: peso específico.
V=Volumen.


HIDRODINÁMICA

El gasto es la relación que existe entre la cantidad de volumen del fluido que pasa a través de una tubería en determinado tiempo.
Cuya fórmula es:
G=Gasto (m3/s)
G= V/t                      V=Volumen (m3
 t=tiempo (s)

Otra manera de encontrar esta fórmula es:
G=Av                           A=Área (m2)
 v = velocidad (m/s)

Esto ocurre ya que V= Ad, sustituyendo en G=V/t quedaría:

G=Ad/t                       d=distancia

Y como v=d/t, sustituyendo en G= Ad/t quedaría:

G=Av

El flujo se define como la cantidad de masa de fluido que puede pasar a través de una tubería en determinado tiempo, y se describe como:

 F=Flujo (kg/s)
F= m/t                         m= masa (kg)
 t= tiempo (s)

Este también se relaciona con la densidad:

p=m/V despejamos m y queda que m=pV, sustituimos en la fórmula:

F=pV/t

Y podemos realizar otra sustitución con relación a la fórmula del gasto, G=V/t:

F=pG

Ahora veamos el Teorema de Bernoulli

El teorema de Bernoulli es también conocido como el teorema de trabajo-energía en los fluidos.

"En un líquido estacionario, la suma de las energías cinéticas, potencial y de presión en la misma en cualquier parte del fluido"

En dinámica de fluidos, el principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una corriente de agua. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1737) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. Considera que en una tubería que posee una elevación, la presión es menor en la parte más alta.

La ecuación del teorema de Bernoulli nos puede ayudar a determinar la presión o velocidades cuando existe una diferencia de alturas por el conducto.

La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
·   Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido
·   Potencial o gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea
·   Energía de presión: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

La siguiente ecuación conocida como "ecuación de Bernoulli" (trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos.

Er = EC + EP

Dónde:

Er=Energía total EC= Energía Cinética EP = Energía potencial

Un ejemplo de aplicación del principio se da en el flujo de agua en tubería.

El Teorema De Torricelli


Es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. "La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio":


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