INVESTIGACION

NOMBRE DE LA ESCUELA:

Cbtis 243

NOMBRE DEL ALUMNO:

Mercedes Alejandra Aguirre Figueroa

NOMBRE DE LA MATERIA:

Física 2

TEMA DEL TRABAJO:

- Densidad

- Peso específico

- Empuje

- Presión

- Hidrostática

PROFESOR:

Maugro Joseim Gómez Roblero

FECHA DE ENTREGA:

Viernes 18 de septiembre del 2015

OBJETIVO

Aprender sobre cada uno de los temas a investigar (Densidad, Peso específico

Empuje, Presión, Hidrostática) identificar de que se trata cada uno de estos,

cual es la diferencia entre ellos .

INTRODUCCION

En esta investigación estudiaremos algunos términos que están relacionados con

la masa y el volumen de los objetos, tales cual la densidad que se refiere a la

cantidad de masa dentro de una cantidad de volumen, del cual también se pueden

derivar varios tipos de densidad todo dependiendo la distribución de la masa del

objeto o sustancia la cual no siempre es uniforme. Peso especifico, relación entre

peso y volumen de una sustancia u objeto, la cual se puede calcular a través de la

multiplicación de la densidad por la aceleración de la gravedad. el empuje descrito

como la fuerza de reacción o fuerza contraria que genera una masa al ser

acelerada. También se abarca el termino de presión, el cual describe la fuerza en

dirección perpendicular por la superficie, encontraremos además que existen

distintos tipos de presión, algunos que no podemos verlos, pero actúan

constantemente sobre todos los objetos, y por lo tanto hay que tomarlos en

cuenta. Hidrostática también uno de los términos que se abarcaran es una de las

ramas que estudia los fluidos incomprensibles en estado de equilibrio o reposo, a

diferencia de la Hidrodinámica que estudia los mismos fluidos pero en movimiento.

Densidad

Es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado

volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza mediante la letra rho ρ del

alfabeto griego. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el

volumen que ocupa.

Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos la

densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se

considera una sucesión pequeños volúmenes decrecientes \Delta V_k

(convergiendo hacia un volumen muy pequeño) y estén centrados alrededor de un

punto, siendo \Delta m_k la masa contenida en cada uno de los volúmenes

anteriores, la densidad en el punto común a todos esos volúmenes:

Historia

Según una conocida anécdota, Arquímedes recibió el encargo de determinar si el

orfebre de Hierón II de Siracusa desfalcaba el oro durante la fabricación de una

corona dedicada a los dioses, sustituyéndolo por otro metal más barato (proceso

conocido como aleación).1 Arquímedes sabía que la corona, de forma irregular,

podría ser aplastada o fundida en un cubo cuyo volumen se puede calcular

fácilmente comparado con la masa. Pero el rey no estaba de acuerdo con estos

métodos, pues habrían supuesto la destrucción de la corona.

Arquímedes se dio un relajante baño de inmersión, y observando la subida del

agua caliente cuando él entraba en ella, descubrió que podía calcular el volumen

de la corona de oro mediante el desplazamiento del agua. Hallado el volumen, se

podía multiplicar por la densidad del oro hallando el peso que debiera tener si

fuera de oro puro (la densidad del oro es muy alta, 19 300 kg/m³, y cualquier otro

metal, aleado con él, la tiene menor), luego si el peso no fuera el que

correspondiera a si fuera de oro, la corona tendría aleación de otro metal.

Supuestamente, al hacer este descubrimiento salió corriendo desnudo por las

calles gritando: "¡Eureka! ¡Eureka!" (Εύρηκα! en griego, que significa: "Lo

encontré"). Como resultado, el término "Eureka" entró en el lenguaje común, y se

utiliza hoy para indicar un momento de iluminación.

La historia apareció por primera vez de forma escrita en De Architectura de Marco

Vitruvio, dos siglos después de que supuestamente tuviese lugar.2 Sin embargo,

algunos estudiosos han dudado de la veracidad de este relato, diciendo (entre

otras cosas) que el método habría exigido medidas exactas que habrían sido

difíciles de hacer en ese momento.3 4

Otra versión de la historia dice que Arquímedes notó que experimentaba un

empuje hacia arriba al estar sumergido en el agua, y pensó que, pesando la

corona, sumergida en agua, y en el otro platillo de la balanza poniendo el mismo

peso en oro, también sumergido, la balanza estaría equilibrada si la corona era,

efectivamente, de oro. Ciertamente, el empuje hacia arriba del agua sería igual si

en los dos platillos había objetos del mismo volumen y el mismo peso. Con ello, la

dificultad de conocer con exactitud el volumen del sólido de forma irregular, en la

época, se dejaba de lado. De esta otra versión nació la idea del Principio de

Arquímedes.

Mucho más tarde, nació el concepto de densidad entre los científicos, en tiempos

en que las unidades de medida eran distintas en cada país, de modo que, para

evitar expresarlo en términos de las diversas unidades de medida usuales para

cada cual, asignaron a cada materia un número, adimensional, que era la relación

entre la masa de esa materia y la de un volumen igual de agua pura, sustancia

que se encontraba en cualquier laboratorio (densidad relativa). Cuando se fijó la

unidad de peso en el sistema métrico decimal, el kilogramo, como un decímetro

cúbico (un litro), de agua pura, la cifra empleada hasta entonces, coincidió con la

densidad absoluta (si se mide en kilogramos por litro, unidad de volumen en el

viejo Sistema Métrico Decimal, aunque aceptada por el SI, y no en kilogramos por

metro cúbico, que es la unidad de volumen en el SI)

Tipos de densidad

1. Densidad absoluta

2. Densidad alternativa

3. Densidad media y densidad puntual

4. Densidad aparente

Densidad absoluta

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la

masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es

kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada

en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.

P=M/V

siendo \rho, la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

Densidad relativa

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y

la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud

adimensional (sin unidades)

PR=P/P0

donde Pr es la densidad relativa, P es la densidad de la sustancia, y P0 es la

densidad de referencia o absoluta.

Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua

líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la

densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m³, es decir, 1 kg/dm³.

Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1

atm y la temperatura de 0 °C

Densidad media y densidad puntual

Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en

cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.

Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes

diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa

del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto,

posición o porción "infinitesimal" del sistema, y que vendrá definida

P=lim m/v =dm/Dv

Densidad aparente

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales de constitución

heterogénea, y entre ellos, los porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos

heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia, de forma que la densidad

total de un volumen del material es menor que la densidad del material poroso si

se compactase. En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y

depende de su compactación. La densidad aparente del suelo (\rho_{ap}) se

obtiene secando una muestra de suelo de un volumen conocido a 105 °C hasta

peso constante.

Donde:

WSS, Peso de suelo secado a 105 °C hasta peso constante.

VS, Volumen original de la muestra de suelo.

Se debe considerar que para muestras de suelo que varíen su volumen al

momento del secado, como suelos con alta concentración de arcillas 2:1, se debe

expresar el contenido de agua que poseía la muestra al momento de tomar el

volumen.

En construcción se considera la densidad aparente de elementos de obra, como

por ejemplo de un muro de ladrillo, que contiene ladrillos, mortero de cemento o de

yeso y huecos con aire (cuando el ladrillo es hueco o perforado).

Cambios de densidad

En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la

temperatura, y en los cambios de estado. En particular se ha establecido

empíricamente:

Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también

aumenta.

Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la

presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta

regla. Por ejemplo, la densidad del agua dulce crece entre el punto de fusión (a 0

°C) y los 4 °C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.[cita

requerida]

El efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y líquidos es muy pequeño,

por lo que típicamente la compresibilidad de un líquido o sólido es de 10−6 bar−1

(1 bar=0,1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10−5 K−1. Las

consideraciones anteriores llevan a que una ecuación de estado para una

substancia ordinaria debe satisfacer las siguientes restricciones:

Por otro lado, la densidad de los gases es fuertemente afectada por la presión y la

temperatura. La ley de los gases ideales describe matemáticamente la relación

entre estas tres magnitudes:

PESO ESPESIFICO

Se le llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su

volumen.

Su expresión de cálculo es:

, El peso especifico

, peso de la sustancia

, volumen de su sustancia

, la densidad de la sustancia

, masa de la sustancia

, la aceleración de la gravedad

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:

PRESION

La presión (símbolo p)1 2 es una magnitud física que mide la proyección de la

fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para

caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En

el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada

que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton

(N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²). En el Sistema Inglés la

presión se mide en libra por pulgada cuadrada , que es equivalente a una fuerza

total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

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

cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando

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

uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar

distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde {n} es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se

pretende medir la presión. La definición anterior puede escribirse también como:

F:fuerza por unidades de superficie

N: vector normal a la superficie

A: el área total de la superficie S.

HIDROSTATICA

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos o de la hidráulica que estudia

los fluidos incompresibles en estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas

que alteren su movimiento o posición.

Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de

adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el

nombre de fluidez.

Son fluidos tanto los líquidos como los gases, y su forma puede cambiar

fácilmente por escurrimiento debido a la acción de fuerzas pequeñas.

Fluido salobre

Principio de Pascal

En física, el principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático

francés Blaise Pascal (1623-1662).

El principio de Pascal Afirma que la presión aplicada sobre un fluido no

compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con igual

intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente.

Este tipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo en la prensa hidráulica la

cual funciona aplicando este principio.

Definimos compresibilidad como la capacidad que tiene un fluido para disminuir el

volumen que ocupa al ser sometido a la acción de fuerzas.

Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o

parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una

fuerza igual al peso del volumen de fluido desalojado.

El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho

fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto,

éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

Propiedades de los fluidos

Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y

características del mismo tanto en reposo como en movimiento.

Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.

Propiedades primarias o termodinámicas:

Densidad

Presión

Temperatura

Energía interna

Entalpía

Entropía

Calores específicos

Propiedades secundarias:

Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos. Viscosidad Conductividad térmica Tensión superficial Compresión

CONCLUSION

como conclusión, acerca de la densidad nos dimos cuenta de que existen varios

tipos de densidad pero todo depende siempre de la relación masa – volumen de

un objeto o sustancia, algunos objetos pueden tener la misma densidad en todos

sus puntos, otros pueden variar y tener una distribución de densidad distinta en

cada parte, y también encontramos algunos objetos que aparentan tener una

densidad distinta a la real, esto sucede con materiales porosos en donde la masa

del objeto no esta compacta. Además de todo esto nos damos cuenta de que

factores externos como por ejemplo la temperatura y la presión pueden hacer

variar la densidad de las sustancias, esto sin importar su estado, y que para cada

sustancia, sea solida, liquido o gas existen instrumentos, como por ejemplo el

densímetro y la balanza hidrostática que nos ayudar a obtener medidas precisas

en la densidad. Peso especifico vemos que esta ligado con la densidad y la

aceleración de la gravedad, y que las unidades en las que esta se mide varían

dependiendo el sistema de unidades a usar, los cuales en ocasiones varían en

distintos países, pero las magnitudes son equivalentes. En cuanto el empuje nos

damos cuenta que varia dependiendo el volumen de la sustancia que recibe el

empuje, la densidad de la sustancia que provoca el empuje y la aceleración de la

gravedad. En cuanto a la presión, vemos que existen varios tipos de presión de

acuerdo a la manera en que se este actuando dicha presión la cual no siempre se

aplica de manera uniforme y la sustancia, sea un solido, gas o liquido y vemos que

gracias a la presión se han podido aplicar y desarrollar nuevas tecnologías en

muchos ámbitos, por ejemplo en el ramo automotriz, con los frenos y los

neumáticos. Finalmente la hidrostática vemos que depende de la presión, la

densidad del fluido, la aceleración de la gravedad y la altura del objeto en donde

este contenido la sustancia.

BIBLIOGRAFIA

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

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

https://es.wikipedia.org/wiki/Peso_espec%C3%ADfico

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

https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

INDICE

Objetivo……………………………………………….……………….1

Introducción…………………………………………………………2

Densidad……………………………………………………………3-10

Peso específico………………………………………………………..11

Empuje…………………………………………………………………..12

Presión………………………………………………………………13-14

Hidrostática………………………………………………………15-17

Conclusión…………………………………………………………18