C.B.T.i.s 243Alumna:

Gisela Edith Pérez Pérez

Asignatura:

Física II

Tema:

Investigación

Catedrático:

Ing. Maugro Joseim Gómez Roblero

Especialidad: semestre:

Ofimática 5to.

Fecha de entrega:

18 septiembre de 2015

Índice

Introducción………………………………………………………………………………….4

Desarrollo del tema:

Densidad…………………………………………………………………….........................5

Peso especifico…………………………………………………………………………….10

Empuje……………………………………………………………………………………….13

Presión………………………………………………………………………………………18

Hidrostática…………………………………………………………………………………21

Conclusión……………………………………………………….....................................24

Referencias…………………………………………………………………………………25

Objetivos:

Que el alumno comprenda la importancia que tienen dichas propiedades para el ser humana

Comprender como utilizamos estos conceptos en la vida diaria

Poner en practica cada una de las formulas que se nos presentan en cada caso

Realizar actividades con cada uno de estos casos para el aprendizaje del alumno

Introducción

En este trabajo se dará a conocer muchos de los conceptos que hoy en día

utilizamos sin saber su significado o el impacto que estos generan ante la sociedad.

Partiremos desde lo que es densidad hasta llegar a hidrostática, sabiendo que son

conceptos derivados de la física, se habla desde fluidos, pesos, y unidades de

medida.

Así como también se verá como el ser humano usa estos elementos en la vida diaria

sin saber que los utiliza, se realizaran también ejercicios para poner en practica el

aprendizaje o el conocimiento adquirido en esta investigación.

En muchos de los casos se nos presentan las características que dichas fuerzas

tienen al aplicarse.

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DENSIDAD

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que

ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en

metros cúbicos (m³) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m³).

Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado

pequeña.

SustanciaDensidad en

kg/m³

Densidad en

g/c.c.

Agua

Aceite

Gasolina

Plomo

Acero

Mercurio

Madera

Aire

Butano

Dióxido de

carbono

1000

920

680

11300

7800

13600

900

1,3

2,6

1,8

1

0,92

0,68

11,3

7,8

13,6

0,9

0,0013

0,026

0,018

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Formula de la densidad:

d = m/v

La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará

sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo

se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que

la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la

gasolina, de densidad más baja.

Densidad: la densidad es una característica de cada sustancia. Nos vamos a referir a

líquidos y sólidos homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia con la

presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones

de estas magnitudes.

Ejemplos de la vida diaria:

la densidad en la vida cotidiana tiene múltiples usos, este se aplica en los globos

aerostáticos, los buzos, los submarinos, aeronáutica, el estado del tiempo ,en la

hidrostática, para explicarnos muchas cosas por ejemplo, cuando vas a la playa

puedes flotar mejor que cuando estas en la piscina esto se debe a la sal, q hace q

aumente la densidad.

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Ejercicios:

Cálculo de la densidad en los líquidos:

En el laboratorio, vamos a coger agua en un recipiente y, utilizando una probeta y la

balanza electrónica, vamos a calcular las masas que tienen diferentes volúmenes de

agua; los vamos a anotar:

Masa de aguaVolumen de

agua

m1

m2

m3

V1

V2

V3

Hacemos otras medidas similares con aceite:

Masa de aceite Volumen de aceite

m4

m5

m6

V4

V5

V6

A continuación, dividimos cada medida de la masa de agua por el volumen que

ocupa y lo mismo hacemos con las medidas obtenidas con el aceite.

¿Qué observaremos?

Masa / Volumen Masa / Volumen

m1/V 1 = d agua m4/V 4 = d aceite

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m2/V 2 = d agua

m3/V 3 = d agua

m5/V 5 = d aceite

m6/V 6 = d aceite

Que los cocientes obtenidos con las medidas del agua son iguales entre sí, lo mismo

que ocurre con las del aceite; pero, comparadas las unas con las otras, veremos que

son diferentes.

¿Que hemos calculado en esos cocientes?

Hemos hallado la masa de la unidad de volumen de cada uno de estos cuerpos, es

decir, su densidad.

Densidad de un cuerpo = masa del cuerpo / Volumen que ocupa

Sus unidades serán en el S.I. kg. /m³

Es frecuente encontrar otras unidades, tales como g/c.c.; g/l; etc....

Cálculo de la densidad en los sólidos:

Para hallar la densidad, utilizaremos la relación:

d = Masa / Volumen

Lo primero que haremos será, determinar la masa del sólido en la balanza.

Para hallar el volumen:

Cuerpos regulares: Aplicaremos la fórmula que nos permite su cálculo. Si es

necesario conocer alguna de sus dimensiones las mediremos con el calibre, la regla

o el instrumento de medida adecuado.

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Cuerpos irregulares: En un recipiente graduado echaremos agua y anotaremos su

nivel. Luego, sumergiremos totalmente el objeto y volveremos a anotar el nuevo

nivel, la diferencia de niveles será el volumen del sólido.

Todas las medidas las realizaremos, por lo menos, tres veces y calcularemos la

media aritmética para reducir errores.

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PESO ESPECÍFICO

El peso específico es aquel que relaciona el peso de un componente con su

volumen, quedando representado con las siguientes formulas;

ᵧ=w/v

Relación entre el peso y el volumen

ᵧ=mg/v

Relación entre la densidad y el peso especifico.

ᵨ= ᵧ/g

Relación entre la densidad y el peso especifico.

ᵧ=ᵨg

Resultado de despejar peso especifico en la expresión anterior.

También se puede definir al peso específico como la relación entre el peso de las

partículas minerales y su volumen:* Ps = peso de la sustancia sólida.

* Vs = volumen de la sustancia sólida.

Las unidades en las que se mide el peso específico son de N/M3.

Se obtiene dividiendo un peso conocido de la sustancia entre el volumen que ocupa.

Llamando p al peso y v al volumen, el peso específico, pc, vale:

pc= p/v

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Ejercicios:

José se dirige hacia la gasolinera y de momento recuerda que cuando el era

estudiante le enseñaron a realizar diversos cuestionamientos con respecto del

entorno y se hizo el siguiente cuestionamiento;

Si comprara 15000 litros de gasolina con una densidad de 700 kg/m3

¿Cuál sería la masa y el peso específico de estos?

Ayudemos a José.

ᵨ=700kg/m3

Conversión;

Si tenemos que el volumen lo necesitamos en m3 entonces pasemos de litros a esa

unidad.

Equivalencia 1m3 = 1000lt, por lo tanto 15000 litros son iguales o equivalentes a

15m3.

Ya teniendo en orden nuestros datos pasemos a buscar la fórmula a utilizar

dependiendo de los datos que nos dan.

Quiero calcular peso especifico y solo tengo la densidad por lo tanto usaremos una

fórmula que contenga un dato conocido de manera general.

ᵧ=ᵨg

Así que ahora solo sustituimos los valores para llegar a la primera incógnita.

ᵧ= (700kg/m3) (9.81 m/s2)

ᵧ=6867 N/m3

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Solo falta sacar la masa.

ᵨ=m/v

m= ᵨv

m= (700kg/m3) (15m3)

m=10500 kg

V=1500 litros

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EMPUJE

El empuje es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de

Newton. Cuando un sistema expele o acelera masa en una dirección (acción), la

masa acelerada causará una fuerza igual en dirección contraria (reacción).

Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada por un sistema se

acelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleración a,

experimentada por la masa:

La relación empuje a peso (donde peso se refiere al peso en la superficie de la tierra)

es un parámetro adimensional característico de los motores de cohete, los motores a

reacción, y los vehículos propulsados por este tipo de motores (típicamente vehículos

espaciales y aviones de reacción). Se usa como figura de mérito para comparaciones

cuantitativas de diseño de vehículos y motores.

Evidentemente el valor es mayor para el motor que para la totalidad del vehículo de

lanzamiento; el último tiene que ser mayor que uno (por ejemplo 1,4) en el

lanzamiento desde la superficie de la tierra (desde la Luna puede ser menor).

Existen muchos factores que afectan a la relación empuje a peso y para una

comparación válida, el empuje debería ser medido bajo condiciones controladas.

Entre los factores que afectan al empuje está, la temperatura, presión, densidad y

composición del flujo libre de aire. Dependiendo del motor o vehículo bajo

consideración, el peso efectivo puede cambiar por el consumo de combustible y la

gravedad en el punto de uso

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Teorema de Arquímedes

Esta ley dice que todo cuerpo inmerso de forma total o parcialmente en un líquido

recibe una fuerza vertical desde abajo hacia arriba, que es igual al peso de la porción

de líquido desplazado por el cuerpo sumergido”.

E Empuje

P. Liq. Desp. Peso Líquido Desplazado

M. Liq. Desp. Masa de Líquido Desplazado

V. Liq. Despl. Volumen de Líquido Desplazado

g Aceleración de la Gravedad

D. Liq. Despl. Densidad del Líquido Desplazado

Peso Aparente (Pap)

El peso (P) de un cuerpo, cuando está total o parcialmente inmerso en un fluido,

disminuye y en este caso es llamado de peso aparente.

Pap = P – E

Equilibrio de Cuerpos Inmersos y Fluctuantes

Vamos a considerar un cuerpo sumergido en un líquido. Sabemos que apenas dos

fuerzas actúan sobre el: su peso P y el empuje E.

Se distinguen 3 casos:

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1 caso: El peso es mayor que el empuje (P > E)

En este caso, el cuerpo descenderá con aceleración constante (condiciones ideales).

Se verifican las expresiones de P y E, se concluye que esto sucederá si la densidad

del cuerpo fuese mayor que la densidad del líquido, esto significa dC > dL.

2º Caso: El peso es menor que el empuje (P < E)

En este caso, el cuerpo subirá con aceleración constante hasta quedar fluctuando en

la superficie del líquido. Esto sucederá cuando la densidad del cuerpo fuese menor

que la densidad del líquido, esto significa que dC < dL

Cuando el cuerpo, en su trayectoria de subida, aflorar en la superficie del líquido, el

empuje comenzará a disminuir, pues disminuirá la parte sumergida y por tanto, el

volumen del líquido desplazado.

El cuerpo subirá hasta que el empuje quede igual al peso del cuerpo que es

constante.

En esa condición (P = E) el cuerpo quedará en equilibrio, fluctuando en el líquido.

3º Caso: El peso es igual al empuje (P = E)

En este caso, el cuerpo quedará en equilibrio cualquier fuese el punto en que fuese

colocado. Esto sucederá cuando la densidad del cuerpo fuese igual a la densidad del

líquido, esto significa:

DC = dL

Ejemplos de la vida diaria:

Cuando intentamos hundir una pelota de plástico en un líquido, verificamos que

cuando más la pelota se hunde, mayor es la fuerza de resistencia, esto es, mayor la

dificultad ofrecida por el líquido.

Si llevamos la pelota hasta el fondo y la soltamos, veremos que la pelota sube

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rápidamente. Esto sucede porque el líquido ejerce sobre la pelota una fuerza de

dirección vertical desde abajo hacia arriba que se llama empuje (E). El empuje

representa la fuerza resultante del líquido sobre la pelota.

Ejercicios:

Al sumergir una piedra de 2.5 Kg en agua, comprobamos que tiene un peso aparente

de 20 N. Sabiendo que la gravedad es 9.8 m/s2 y la densidad del agua 1000 kg/m3,

calcular: 

a) El empuje que sufre dicha piedra. 

b) El volumen de la piedra. 

c) La densidad de la piedra.

Solución

Datos

Paparente =20N

m=2.5Kg

g=9.8m/s2

dagua = 1000 kg/m3

Resolución

Según el principio de Arquímedes, el peso aparente (Paparente) de un cuerpo sumergido

en un fluido es su peso real (Preal) menos el peso del fluido desalojado al sumergirlo,

este último peso recibe el nombre de fuerza de empuje (E). Sustituyendo en la

ecuación, obtenemos que:

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Paparente=Preal−E ⇒E=Preal−Paparente ⇒E=m⋅g−Paparente ⇒E=2.5⋅9.8−20 ⇒E 

= 4.5 N

Dado que E es peso del volumen de agua desalojada al meter la piedra:

E=magua⋅gSi aplicamos la definición de densidad:

Dagua=maguaVagua⇒magua=dagua⋅Vagua

Tenemos que:

E=dagua⋅Vagua⋅gSi la piedra se sumerge completamente en el agua, el volumen de agua que se

desplaza coincide exactamente con el volumen de la piedra por tanto

Vagua=Vpiedra.Sustituyendo, obtenemos que:

E=dagua⋅Vpiedra⋅g ⇒Vpiedra=Edagua⋅g=4.51000⋅9.8⇒Vpiedra=4.59⋅10−4 m3

Una vez que conocemos el volumen y la masa de la piedra podemos establecer cual

es su densidad:

Dpiedra=mpiedraVpiedra=2.54.59⋅10−4⇒dpiedra=5446.62 Kg/m3

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PRESIÓN

La presión indica la relación entre una fuerza aplicada y el área sobre la que actúa;

P=f/a

La presión se mide en pascales (pa).

F es la fuerza y se da en newton.                                              

A es el área y se da en m2

La expresión matemática  de la presión señala que a mayor fuerza aplicada, y a

mayor área menor presión.

La presión es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve

para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una

superficie.

En pocas palabras:

La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que

actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie.

Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de

manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la presión P viene dada por:

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P= F/A

Ejemplos de la vida diaria:

La presión de la atmósfera, las botellas presurizadas de pintura, inclusive el gas

dentro de los cilindros es líquido debido a la alta presión y cuando sale se presuriza

por la diferencia de presión dentro del cilindro y del ambiente.

Tu cuerpo tiene una presión interna parecida a la ambiental de forma que no te

revientes, los tanques de agua que hay en las ciudades funcionan debido a la

intervención de la gravedad con la presión de un líquido.

Ejercicios:

1.- ¿Cuál es la presión ejercida por una fuerza de 120 N que actúa sobre una

superficie de 0.040 metros cuadrados?

Solución: Para ello vamos a tomar nuestros datos que el problema nos provee, por

ejemplo nos da una fuerza de 120 N, y a su vez un área de 0.040, por lo que

tenemos:

F=120N

A=0.040

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P=?

Reemplazando estos datos en nuestra fórmula tenemos:

P=FA

= 120N

0.040m2=3000Pa

Por lo que obtenemos un total de 3000 pascales de presión ejercidas sobre la

superficie.

Hidrostática

La hidrostática o estática de fluidos es la parte de la física que estudia los fluidos en

reposo.

Las características principales que presenta todo fluido son:

Cohesión. Fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia.

Tensión superficial. Fenómeno que se presenta debido a la atracción entre las

moléculas de la superficie de un líquido.

Adherencia. Fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos

sustancias diferentes en contacto.

Capilaridad. Se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida,

debido al fenómeno de adherencia. En caso de ser la pared un recipiente o tubo muy

delgado (denominados "capilares") este fenómeno se puede apreciar con mucha

claridad.

Se denominan fluidos los cuerpos que no tienen forma propia, sino que se adaptan a

la forma de la vasija que los contiene, son líquidos o gases.

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Los líquidos tienen forma variable, volumen constante, son poco compresibles, y

ejercen, a causa de su peso, presiones sobre las paredes del recipiente que los

contienen.

Se deforman con facilidad y su superficie libre tiene forma definida. Los gases no

tienen volumen constante y son fácilmente compresibles.

Es la rama de la mecánica que se especializa en el equilibrio de los fluidos. El

término también se utiliza como adjetivo para referirse a lo que pertenece o está

vinculado a dicha área de la mecánica.

Ejemplos de la vida diaria:

Cuando apretamos una chinche, la fuerza que el pulgar hace sobre la cabeza es

igual a la que la punta de la chinche ejerce sobre la pared. La gran superficie de la

cabeza alivia la presión sobre el pulgar; la punta afilada permite que la presión sobre

la pared alcance para perforarla.

Cuando caminamos sobre un terreno blando debemos usar zapatos que cubran una

mayor superficie de apoyo de tal manera que la presión sobre el piso sea la mas

pequeña posible. Seria casi imposible para una mujer, inclusive las mas liviana,

camina con tacos altos sobre la arena, porque se hundiría inexorablemente.

El peso de las estructuras como las casas y edificios se asienta sobre el terreno a

través de zapatas de hormigón o cimientos para conseguir repartir todo el peso en la

mayor cantidad de área para que de este modo la tierra pueda soportarlo.

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Ejercicios:

Una estrella de neutrones tiene un radio de 10 Km y una masa de 2 X 1030 Kg.

¿Cuánto pesaría un volumen de 1 cm3 de esa estrella, bajo la influencia de la

atracción gravitacional en la superficie dela tierra?

Solución: El peso debe calcularse multiplicando la masa por la aceleración de

gravedad. En consecuencia debemos calcular la masa primero. Eso puede hacerse a

través del concepto de densidad, puesto que:

Masa estrella

ρ=

Volumen estrella es decir, cada cm3 de la estrella tendrá una masa de 0,5x1012 Kg,

por lo tanto en la superficie de la tierra pesará:

W = (0,5x1012 Kg) (9,8 2ms) = 0,5x1012 N.

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CONCLUSIÓN

En este trabajo se pudo apreciar la importancia que tienen estas fuerzas en la vida

del ser humano, la aplicación que le damos, los requisitos que esta necesita para

estar presentes en nuestra vida cotidiana.

Se puede apreciar que estas fuerzas se presentan sin necesidad de que nosotros las

necesitemos alterar si no que se nos son dadas por la naturaleza.

Cada una de estas fuerzas nos presentan muchas de las formulas que necesitamos

para calcularlas debido a que los estudios de muchos científicos entre ellos uno muy

importante es Arquímedes han realizado investigaciones y descubrimientos de como

medir u obtener la solución a la problemática de estas fuerzas.

En conclusión las fuerzas tanto de densidad, peso especifico, empuje, presión e

hidrostática son de mucha importancia para los seres humanos, objetos y toda la

vida en la tierra, presentándose en todo lugar que nosotros nos encontremos. En fin

la física abarca tantos temas que son útiles para todo ser viviente.

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REFERENCIAS

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/estatica_fluidos/ap05_densidad.php

http://proyecto-de-fisica.blogspot.mx/2011/07/peso-especifico.html

http://fisica.laguia2000.com/fisica-mecanica/empuje#ixzz3ldqjSmdw

https://es.wikipedia.org/wiki/Empuje

https://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_empuje_a_peso

https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090727201133AAJIygZ

https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110227114709AAHrOoA

http://proyecto-de-fisica.blogspot.mx/2011/07/presion.html

http://definicion.de/presion-hidrostatica/#ixzz3le8G3pk2

http://hidrostaticaitesm.blogspot.mx/2010/02/definicion-de-hidrostatica.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Hidrost%C3%A1tica

http://www.angelfire.com/ultra/apuntesfisica/fluidos/hidrostres.pdf

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