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Facultad DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMATICA

ESCUELA PROFECIONAL DE FISICA TEMA:

PRESIN HIDROSTTICA

Curso: Laboratorio de Fsica II Profesor: Salazar Espinoza, Fernando Ciclo: III Integrantes:

Clemente Capcha, Miriam...1029120412

Loayza Rosales, Miguel.1119120242

Marin Sanchez, Laura Ivoni .....1029120287

Jorge Saue, Luis Leonel..1029120484

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Laboratorio de Fsica II

Presin Hidrosttica 2

Determinar la relacin de la presin hidrosttica con respecto a la

profundidad o distancia vertical medida desde la superficie del lquido

hasta el punto tomado en consideracin progresivamente con relacin al

experimento.

Calcular la densidad del lquido usado en el experimento mediante los

valores obtenidos en la primera actividad y usados en el Data estudio.



PRESION HIDROSTATICA La presin se define como la fuerza normal dF ejercida sobre una pequea superficie dA, que comprenda dicho punto al rea dA:

dA

dFP

Si la presin es la misma en todos los puntos de una superficie plana finita de rea A, esta ecuacin se reduce a:

A

FP

La relacin general entre la presin P en cualquier punto de un fluido y su ubicacin en el eje y, se deduce considerando que si el fluido esta en equilibrio, cualquier elemento de volumen esta en equilibrio. Suponiendo un elemento en forma de lmina delgada representado en la figura (1), cuyo espesor es dy y

cuyas caras tienen rea A. Si es la densidad del fluido, la masa del elemento

es Ady, y su peso dw ser gAdy. La fuerza ejercida sobre el elemento por el fluido que lo rodea es en todo punto normal a su superficie. La fuerza resultante horizontal sobre su borde es nula. La fuerza hacia arriba sobre su cara inferior es pA, y la fuerza hacia abajo sobre su cara superior es (p+dp)A. puesto que est en equilibrio, se cumple lo siguiente:

0Fy

Fuerzas sobre un elemento de fluido en equilibrio.



En el equilibrio se cumple , 0gAdydp)A(ppA , y de donde se

deriva la ecuacin:

Dado que y g son magnitudes positivas, se deduce que a una dy positiva

(aumento de altura) corresponde una dp negativa (disminucin de la presin). Si

p1 y p2 son las presiones a las alturas y1 e y2 contadas por encima de un cierto

plano de referencia, la integracin de la ecuacin resulta:

)yg(ypp 1212

Apliquemos esta ecuacin a un lquido contenido en un vaso abierto tal como el

representado en la figura. Tomemos el punto 1 a un nivel cualquiera, y

designemos por p la presin en este punto. Tomemos el punto 2 en la superficie

libre, donde la presin es la atmosfrica, Pa, entonces:

ghpp a

Lquido en vaso abierto. Obsrvese que la forma del recipiente no afecta a la presin, y que es la misma en todos los puntos situados a la misma profundidad.

gdy

dp

gdy

dp



Actividad: determinacin de la densidad del lquido MATERIALES:

Base de varilla largo

Sensor de Presin

Probeta de 100ml

Manguera conectora

Regla milimetrada

Soporte universal

Interfase

Varilla de aluminio

Cinta adhesiva

Procedimiento:

a. Activamos el Interfase y luego la PC.

b. Activamos el programa Data Studio y seleccionamos crear experimento.

c. Conectamos el sensor de presin que mide de 0 700 KPa.

d. Elegimos una frecuencia de muestreo de 20 Hz y una medida de presin

en pascales.



e. Realizamos el montaje de accesorios y sensores tal como se ve en la

figura.



f. Verificamos que la lectura del sensor en la superficie del fluido antes de

sumergir el tubo sea la presin atmosfrica (1.013x105 N/m2=101300 Pa).

g. Sumergimos el tubo 1 cm y activamos inicio para comenzar la toma de

datos; mantenemos la posicin 5 segundos. Seguidamente aumentamos

la profundidad en un 1cm ms y tomamos la lectura, otra vez.

Pa= 101884,01Pa



h. Realizamos todos los pasos hasta alcanzar una profundidad de 10cm.

i. Anotamos los datos de presin y profundidad en una tabla.

Datos de presin y profundidad.

N Profundidad (m) Presin (N/m2)

1 0.01 102241

2 0.02 102304

3 0.03 102396

4 0.04 102497

5 0.05 102605

6 0.06 102677

7 0.07 102770

8 0.08 102890

9 0.09 102990

10 0.10 103104.3

j. Usando la actividad introducir datos en el Data Studio.



k. Generamos un grfico para presin vs. profundidad y determinamos la

pendiente, de donde se obtendr el valor de la densidad del liquido.

g=9.8 m/s2 ,

De la ecuacin de la recta:

( )

Se observa que la densidad terica y la densidad experimental del agua son similares.



1. Existe una divergencia significativa, entre el valor calculado y la

densidad determinada experimentalmente? Explique.

No existe una divergencia significativa ya que la densidad terica y la

densidad experimental son aproximadamente iguales entonces se concluye

que la densidad experimental converge a la densidad terica.

2. Afecta la temperatura en la medicin realizada?, si es as, Que

consideraciones se deberan tener en cuenta?

Se sabe que la densidad es afectada por la variacin de la temperatura, pero

en este experimento la temperatura se mantuvo constante entonces

concluimos que la temperatura no afecta en el experimento realizado.

3. Explique el funcionamiento de un manmetro.

Manmetro

El manmetro es una herramienta utilizada para la medicin de la presin en

fluidos, usualmente determinando la diferencia entre la presin del fluido y la

presin atmosfrica local.

La presin suele medirse en atmsferas (atm). En el sistema internacional

de unidades (SI), la presin se expresa en Newton por metro cuadrado, a lo

que equivale a un pascal (Pa).

Rango de presiones:

Las presiones pueden variar entre 10-8 y 10-2 mm de mercurio de presin

absoluta en aplicaciones de alto vaco, hasta miles de atmsferas en

prensas y controles hidrulicos. Con fines experimentales se han obtenido

presiones del orden de millones de atmsferas, y la fabricacin de diamantes

artificiales exige presiones de unas 70.000 atmsferas, adems de

temperaturas prximas a los 3.000 C. En la atmsfera, el peso cada vez

menor de la columna de aire a medida que aumenta la altitud hace que

disminuya la presin atmosfrica local.



Existen varios tipos de manmetros entre esos el de tubo en U, el de tintero

y el de tubo inclinado.

Manmetro de tubo en U:

Si cada rama del manmetro se conecta a distintas fuentes de presin, el

nivel del lquido aumentara en la rama a menor presin y disminuir en la

otra. La diferencia entre los niveles es funcin de las presiones aplicadas y

del peso especfico del lquido del instrumento. El rea de la seccin de los

tubos no influyen en la diferencia de niveles. Normalmente se fija entre las

dos ramas una escala graduada para facilitar las medidas.

Manmetro de tintero:

Una de las ramas de este tipo de manmetro tiene un dimetro manmetro

relativamente pequeo; la otra es un depsito. El rea de la seccin recta del

depsito puede ser hasta 1500 veces mayor que la de la rema manmetro,

con lo que el nivel del depsito no oscila de manera apreciable con la

manmetro de la presin. Cuando se produce un pequeo desnivel en el

depsito, se compensa mediante ajustes de la escala de la rama

manmetro. Entonces las lecturas de la presin diferencial o manomtrica

pueden efectuarse directamente en la escala manmetro. Los barmetros de

mercurio se hacen generalmente del tipo de tintero.



Manmetro de tubo inclinado:

Se usa para presiones manomtricas inferiores a 250mm de columna de

agua. La rama larga de un manmetro de tintero se inclina con respecto a la

vertical para alargar la escala. Tambin se usan manmetros de tubo en U

con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presin muy

pequeas.

4. Cules son las diferencias entre un barmetro y un manmetro?

La diferencia principal entre ambos es que el Barmetro mide presiones

absolutas, especialmente la presin atmosfrica, mientras que un manmetro

mide presiones relativas o diferencia de presiones entre dos puntos. Como

ejemplos de barmetro te propongo un tipo como el barmetro de mercurio

que uso Torricelli en el siglo XVII. Y un tipo de manmetro es los que usan en

las plantas piloto para medir las diferencias de presin entre dos puntos de

un proceso como una tubera que cambia de dimetro, o entre una vlvula,

etc. y cuya finalidad es conocer las prdidas de carga por friccin que

existen.

5. Si en vez de agua se llena la probeta con aceite, la presin y la

profundidad tendran el mismo comportamiento.

En el caso de reemplazar agua por aceite la presin y la profundidad varan

ya que . La densidad del aceite es mayor que la densidad del agua.

Entonces la presin y la profundidad varan conforme vara la densidad del

lquido.



Al realizar cada actividad respecto a este experimento obtenemos resultados que son necesarios estudiarlos, por ello al analizar nuestros resultados podemos observar que hay una relacin entre la presin hidrosttica y la profundidad, es decir, a medida que aumenta la profundidad o distancia vertical medida desde la superficie hacia un punto dado la presin aumenta de la misma manera. Por ello podemos concluir diciendo que la presin se relacional de manera proporcional con respecto a la profundidad. El clculo de la densidad se dio un aproximado de 0.98 g/cm3. Como se aprecia este es un resultado que se acerca al que se suele usar (1g/cm3), esto es debido a muchos factores que intervienen negativamente obstaculizando la precisin de los clculos.

Jorge Saue, Luis Leonel

Observamos que al realizar la actividad respecto a la presin, existe una relacin entre la profundidad y la presin hidrosttica ya que al aumentar la profundidad aumenta la presin hidrosttica en cada punto dado por ello decimos que son directamente proporcional. Adems se concluye que al comparar las densidades terica y experimental se verifica que son similares aunque no son iguales esto se debe a que las presiones no debieron ser exactas ya que el tubo debi de haber chocado con las paredes de la probeta lo cual altero los resultados obtenidos experimentalmente.

Clemente Capcha, Miriam

Al realizar el experimento hallamos las diferentes presiones respecto a la profundidad y analizamos los resultados de los datos obtenidos, concluimos que la relacin entre la profundidad y la presin es directamente proporcional, y que la pendiente de la grafica P vs h (h:profundidad) (P: presin) viene a hacer el peso especifico.

m :que es la pendiente de la grafica P vs h

que viene hacer el peso especifico. = Densidad

Marin Sanchez, Laura Ivoni

Al medir la presin a determinadas profundidades y colocando los datos en la tabla se observa que se forma una recta adems se sabe que

donde m es la pendiente de la recta P vs h.

m: entonces conociendo la pendiente se tendr la densidad ya que la y se conoce.

Loayza Rosales, Miguel

Peso

especifico

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