FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y CIVIL

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

FISICA II (FS-241)

DOCENTE DE TEORÍA : Mg. Janampa Quispe, Kleber

DOCENTE DE PRÁCTICA : Fs. Ore Garcia , Julio

GRUPO : Lunes 6am – 08am

INTEGRANTES

LUJAN YANASUPO, Max Antonni GUTIERREZ CURO, Alfredo SANCHEZ PALOMINO, Yonny GARCIA ESPINOZA, Gabriel

FECHA DE ENTREGA : 30 – Setiembre – 13

AYACUCHO_2013

“LABORATORIO N°: 2” 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA.CRISTÓBAL DE HUAMANGA.

FISICA II

PRÁCTICA Nº- 02“HIDROSTÁTICA 1”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL__________________________________________________________________________________________________________

LABORATORIO N° 2HIDROSTÁTICA 1

1.-OBJETIVOS Verificar experimentalmente la relación entre la presión en un

fluido y la profundidad Observar que un líquido tiende a nivelarse en los vasos

comunicantes

2.-FUNDAMENTO TEÓRICO

PRESIÓN HIDROSTÁTICAEs la presión que ejerce un líquido en reposo, sobre un cuerpo sumergido dentro de él. Esta presión se origina debido al peso del líquido que actúa sobre el área o superficie del cuerpo. Para deducir una fórmula que permita evaluar la presión de un líquido (PL) sobre un cuerpo sumergido, a una distancia h del nivel superior (altura del fluido), analicemos la siguiente figura:

La presión en un fluido es la presión termodinámica que interviene en la ecuación constitutiva y en la ecuación de movimiento del fluido, en algunos casos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con la presión hidrostática.

“LABORATORIO N°: 2” 2

FISICA II

Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura del líquido por encima del punto en que se mida.

Se calcula mediante la siguiente expresión:Donde, usando unidades del SI,

es la presión hidrostática (en pascales); es la densidad del líquido (en kilogramos partido metro

cúbico); es la aceleración de la gravedad (en metros partido segundo al

cuadrado); es la altura del fluido (en metros). Un líquido en equilibrio

ejerce fuerzas perpendiculares sobre cualquier superficie sumergida en su interior

es la Presión atmosférica (en pascales)

Es a la relación entre la fuerza y la superficie donde actúa.Presión= fuerza

superficie; P= fA

Esto explica que el agua que hay en el fondo está soportando sobre si, el peso de la que tiene encima, ya que por falta de cohesión, el agua circundante no puede sostener por flexión ni por esfuerzo de corte al agua adyacente

EXPLICACIÓN

“LABORATORIO N°: 2” 3

FISICA II

Considerando h B = 0, es decir que el punto B está en la superficie del líquido, se verificará que la presión hidrostática en B (pB) es nula, puesto que el propio líquido no ejerce presión en su superficie.La aplicación de la fórmula general conduce a: PA=ρg hA expresión matemática del enunciado

VASOS COMUNICANTES

Este es un experimento muy conocido y que muchas personas han realizado en la escuela. Hay una cantidad de tubos verticales de distintas formas, comunicadas entre sí en la parte de abajo por otro tubo. Los llenamos con agua hasta una cierta altura:

Muchas personas denominarían esto como un sistema. Si agregamos agua a cualquiera de los tubos, habrá un movimiento de agua (una corriente de materia) hasta que el agua se haya nivelado. También hay una corriente de energía potencial hasta que cada miligramo de agua sobre la superficie tenga la misma energía potencial como cada miligramo en la superficie de otro tubo. Un aumento o una disminución de agua en cualquier tubo, afecta el agua en todos los otros tubos, de acuerdo a leyes de física bien conocidas.

EL PRINCIPIO DE LOS VASOS COMUNICANTES

Si se tienen dos recipientes comunicados y se vierte un líquido en uno de ellos en éste se distribuirá entre ambos de tal modo que, independientemente de sus capacidades, el nivel de líquido en uno y otro recipiente sea el mismo. Éste es el llamado principio de los vasos comunicantes, que es una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática. Si se toman dos puntos A y B situados en el mismo nivel, sus presiones hidrostáticas han de ser las mismas, es decir: luego si pA = pB necesariamente las alturas hA y hB de las respectivas superficies libres han de ser idénticas hA = hB. Si se emplean dos líquidos de diferentes densidades y no miscibles, entonces las alturas serán inversamente proporcionales a las respectivas densidades. En efecto si pA = pB . Esta ecuación permite, a partir de la medida de las alturas, la determinación experimental de la densidad relativa de

“LABORATORIO N°: 2” 4

FISICA II

un líquido respecto de otro y constituye, por tanto, un modo de medir densidades de líquidos no miscibles si la de uno de ellos es conocida.

FUNCIONAMIENTO

Esto se explica debido a que la presión atmosférica y la gravedad son constantes en cada recipiente, por lo tanto la presión hidrostática a una profundidad dada es siempre la misma, sin influir su geometría ni el tipo de líquido. Blaise Pascal demostró en el siglo XVII, el apoyo que se ejerce sobre un mol de un líquido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas direcciones (Principio de Pascal). Sirven para demostrar que la presión hidrostática sólo depende de la altura. En este caso consta de cuatro recipientes de vidrio de diferente capacidad y forma unidos en su parte inferior por un tubo metálico que va cerrado por uno de los extremos. Al verter el líquido en uno cualquiera de los vasos se observa que en todos ellos alcanza la misma altura.

3.-PROCEDIMIENTOS , RESULTADOS Y CUESTIONARIO

MATERIALES:

Cubeta de vidrio

“LABORATORIO N°: 2” 5

FISICA II

Manómetro

Regla graduada

Piceta con agua

“LABORATORIO N°: 2” 6

FISICA II

1. Presión hidrostática

1.1. Instale el dispositivo, como se ilustra en la figura 1.1.2. Calibre el manómetro de modo que los brazos de mercurio estén al mismo nivel, cuando aún no está sumergida en el agua.1.3. Introduzca el manómetro en el agua, sucesivamente para diferentes profundidades h, mida H. Determine la presión en el manómetro Pm complete la tabla 1:

Fig. 1

Tabla 1

“LABORATORIO N°: 2” 7

FISICA II

n h(cm) H(cm) P`(Pa)(con h) P(Pa)(con H) p=(P`-P)1 3.2 0.9 101620 90 1015302 5.2 2.3 101820 230 1015903 6.7 3.6 101970 360 1016104 7.7 4.9 102070 490 1015805 9.1 6.4 102210 640 1015706 11.2 7.1 102420 710 1017107 12.8 9.2 102580 920 101660

1.4. Con los datos de la tabla 1, la presión del manómetro versus la profundidad h. Interprete su resultado y determine la densidad relativa del mercurio.

1 2 3 4 5 602468

101214

f(x) = NaN x + NaN

PRESION MANOMETRICA(P) VS PROFUNDIDAD (h)

Series1 Linear (Series1) Series2

PROFUNDIDAD

PRES

ION

MAN

OM

ETRI

CA

La presión manométrica es la que se obtiene o se mide mediante el empleo del manómetro, instrumento diseñado para medir las presiones.Cuando marcamos el punto cero quiere decir que se encuentra a la presión atmosférica, podemos obtener con los resultados, que la presión manométrica depende necesariamente de la presión hidrostática y su resultado varía de acuerdo a la altura experimentada.

Teóricamente la gráfica debe ser lineal, porque la densidad del agua es constante; pero no es así ya que la gráfica justifica que se tuvo errores en la toma de datos.

“LABORATORIO N°: 2” 8

FISICA II

1.5. Teóricamente cuanto debe ser P= (P’-P), e intérprete, porqué esta diferencia con los resultados teóricos.

La diferencia se ve a causa de los errores al momento de tomar las alturas (Errores de medición), y también instrumentales, ya que no se da el uso o el manejo adecuado de estes.2. Vasos comunicantes

2.1. Vierta el agua en el tubo central, y anote sus observaciones mientras y luego que termina de verter el agua. Dibuje el sistema usado.

“LABORATORIO N°: 2” 9

FISICA II

2.2. Comente sus observaciones.Se observa que el nivel del agua es lo mismo independientemente de la forma del recipiente; porque se trata de un solo tipo de líquido.2.3. Si se hecha un poco de aceite en uno de los tubos, mida el desnivel entre ambos tubos y con ello calcule la densidad del aceite usado.Luego al agregar el aceite se observa que los liquidos están desnivelados, a consecuencia de la diferencia de densidades, además se observa que las presiones en a,b,c y d son las mismas.

5.-BIBLIOGRAFIAMinisterio de Educación (1995). Manual para el uso del Módulo de Física, 169-173Resnick, Halliday (1970). Física, parte I. Cap. 17Maiztequi, A. Sabato, J. (1967). Introducción a la Física

------------------------------------------* Elaborado por Julio Oré

“LABORATORIO N°: 2” 10

FISICA II