Secundaria Mecanica de Fluidos

[camiloz]

Hola a todos me llamo camilo y soy de colombia estoy en secundaria y la verdad no me fue muy bien en fisica este año, mas bien nunca me ha ido bien pero e pasado la materia, asignatura, o curso casi siempre "raspando la nota", pero este año no, cambiaron de profesor y perdi... el punto es que me dejaron un taller de recuperacion bueno no dejare que me hagan todo el taller ya que con esfuerzo y ayuda pude hacer algunos pero les paso con los que me quede fuuu.

[FONT=Arial]1. El piso más alto de un edificio está 30 m. arriba del sótano, Calcula cuanto mayor es la presión en el sótano en comparación con la presión en el piso más alto.[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]2. Un trozo de metal de 8.6 kg. Desplaza un litro de agua cuando se sumerge en ella. Calcula su densidad[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]3. Un bloque de hierro de 1 kg. Y un bloque de aluminio de 1 kg. Se sumerge en agua. Cuál de ellos experimenta un fuerza de flotación mayor? ¿Por que ?[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]4. Calcula el volumen aproximado de una persona cuya masa es de 100 kg. y que apenas consigue flotar en el agua dulce.[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]5. Una barcaza que transporta grava tiene forma rectangular y mide 4m de ancho por 10m de largo. Cuando está cargada se hunde 2m en el agua. ¿ Cuál es el la masa de la grava que lleva la barcaza ?[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]en orden son el numero 3, 4, 6,11, y 12 pero para no confundir a nadie los puse en los primeros cinco.[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]bueno espero su ayuda jeje soy muy bueno en matematicas y quimica y en todas los cursos me fue bien haciendo la escepcion.[/FONT]

[Ulises7]

Re: Mecanica de Fluidos

Hola a todos me llamo camilo y soy de colombia estoy en secundaria y la verdad no me fue muy bien en fisica este año, mas bien nunca me ha ido bien pero e pasado la materia, asignatura, o curso casi siempre "raspando la nota", pero este año no, cambiaron de profesor y perdi... el punto es que me dejaron un taller de recuperacion bueno no dejare que me hagan todo el taller ya que con esfuerzo y ayuda pude hacer algunos pero les paso con los que me quede fuuu.

[FONT=Arial]1. El piso más alto de un edificio está 30 m. arriba del sótano, Calcula cuanto mayor es la presión en el sótano en comparación con la presión en el piso más alto.[/FONT]

[FONT=Arial]2. Un trozo de metal de 8.6 kg. Desplaza un litro de agua cuando se sumerge en ella. Calcula su densidad[/FONT]

[FONT=Arial]3. Un bloque de hierro de 1 kg. Y un bloque de aluminio de 1 kg. Se sumerge en agua. Cuál de ellos experimenta un fuerza de flotación mayor? ¿Por que ?[/FONT]

[FONT=Arial]4. Calcula el volumen aproximado de una persona cuya masa es de 100 kg. y que apenas consigue flotar en el agua dulce.[/FONT]

[FONT=Arial]5. Una barcaza que transporta grava tiene forma rectangular y mide 4m de ancho por 10m de largo. Cuando está cargada se hunde 2m en el agua. ¿ Cuál es el la masa de la grava que lleva la barcaza ?[/FONT]

[FONT=Arial]en orden son el numero 3, 4, 6,11, y 12 pero para no confundir a nadie los puse en los primeros cinco.[/FONT]

[FONT=Arial]bueno espero su ayuda jeje soy muy bueno en matematicas y quimica y en todas los cursos me fue bien haciendo la escepcion.[/FONT]

Lo que no entiendo es si te va tan bien en matemáticas y química por qué te va mal en física , por sinergía te debería ir genial... .


Los 5 problemas son de mecánica de fluidos como ya indicas, de nada sirve que te resolvamos los ejercicios así no los sabrás realizar tú solo... Indica dónde te atascas, te puedo poner un breve 'corolario' para resolverlos:

La presión tiene la siguiente expresión:

$P = \dfrac{F}{S}$

Es decir, fuerza partido superfície, pero cuando hablamos de fluidos solemos utilizar esta expresión:

$P = \rho \cdot g \cdot h$

Donde $\rho$ es la densidad del fluido, $g$ la gravedad y $h$ la altura ( tomada desde 'arriba a abajo', ya que la presión al nivel más bajo es la mayor, por tener el peso de todo el fluido por encima ).

que surge de:


$P = \dfrac{F}{S} = \dfrac{P}{S} = \dfrac{m \cdot g}{S} = \dfrac{\rho \cdot V \cdot g }{S} = \dfrac{\rho \cdot S \cdot h \cdot g }{S} = \boxed{\rho \cdot g \cdot h}$

Y luego deberias tener claro el Principio de Arquímedes, entra en éste enlace donde encontrarás un completo artículo sobre éste tema ( parte I y parte II ) elaborado por pod, además tendrias que buscar más información ( ¿no te la dan?, quiero decir, ¿no tienes algún libro o apuntes como referencia? ), debes saber por ejemplo que cuando un cuerpo está en equilibrio en el seno de un fluido el empuje es igual al peso, entonces desarollas, con este concepto resuelves la mayoría de los problemas planteados.


saludos

[camiloz]

Re: Mecanica de Fluidos

con respecto a por que no soy bueno en fisica pues pienso que es por los profesores que me han tocado... bueno eso es un tema aparte.

bueno empecemos con el primer punto y por donde me quede o mas bien lo hice por pura intuicion o logica, lastimosamente mi logica me llevo a perder el curso xD

1. no habla de ningun liquido o fluido por lo que creo que se utiliza

P: F/A

pero no tenemos la fuerza y hay que calcular la presion, en cuanto al area para P1 seria 0m y para P2 seria 30m creo yo, y de ahi se restaria.

2. la densidad es M/V

por lo que seria segun yo

8.6kg*1: ...

bueno empezemos para entendiendo mejor...

[Ulises7]

Re: Mecanica de Fluidos

con respecto a por que no soy bueno en fisica pues pienso que es por los profesores que me han tocado... bueno eso es un tema aparte.

bueno empecemos con el primer punto y por donde me quede o mas bien lo hice por pura intuicion o logica, lastimosamente mi logica me llevo a perder el curso xD

1. no habla de ningun liquido o fluido por lo que creo que se utiliza

P: F/A

pero no tenemos la fuerza y hay que calcular la presion, en cuanto al area para P1 seria 0m y para P2 seria 30m creo yo, y de ahi se restaria.

2. la densidad es M/V

por lo que seria segun yo

8.6kg*1: ...

bueno empezemos para entendiendo mejor...

En el 1 claro que está hablando de un fluido... concretamente es la presión que está ejerciendo el aire, debido a su peso, piensa que aire está constituido por diversos elementos ( oxígeno, nitrógeno, etc ) y que estos elementos son atraidos por la gravedad terrestre, por tanto cualquier elemento ubicado por debajo del aire sufre el peso de éste, el peso no deja de ser una fuerza de valor ( $p = m \cdot g$), así que lo que te piden en el 1 es calcular la diferencia de presiones entre dos puntos a diferentes alturas, lo que dices está mal, la altura no es nunca una superfície, tenemos sólo una dimensión, te falta la otra para poder hablar de área y no te pondrás a calcular la superfície de la Tierra... utiliza la expresión que te comente anteriormente:

$P = \rho \cdot g \cdot h$

Pero ten en cuenta que estamos hablando de la presión en dos puntos, entonces la fórmula general es:

$\Delta P = \rho \cdot g \cdot h$

Ahora hablamos de un incremento de presión ( la mayor menos la menor ), puedes utilizar ésta expresión directamente para calcular cuanto mayor es la presión en el sótano ( teniendo en cuenta que la densidad del aire es $\rho_{aire} = 1,18 \dfrac{kg}{m^3}$ pero diria que te piden trabajar con un sistema de dos ecuaciones ( la presión en el piso superior y la presión en el sótano ), entonces debes tener claro cuál es la altura en cada caso, te recomiendo que hagas el dibujo y veas la relación... entonces debes tener en cuenta que la presión en el sótano es 1 atm o 101300 Pa ( realizando la consideración que está a nivel del mar ), y luego ya calculas la presión en el piso superior y haces la diferencia. Te dará el mismo resultado que si utilizas la expresión de arriba.


saludos

[lucass]

Re: Mecanica de Fluidos

En el 1 claro que está hablando de un fluido... concretamente es la presión que está ejerciendo el aire, debido a su peso, piensa que aire está constituido por diversos elementos ( oxígeno, nitrógeno, etc ) y que estos elementos son atraidos por la gravedad terrestre, por tanto cualquier elemento ubicado por debajo del aire sufre el peso de éste, el peso no deja de ser una fuerza de valor ( $p = m \cdot g$), así que lo que te piden en el 1 es calcular la diferencia de presiones entre dos puntos a diferentes alturas, lo que dices está mal, la altura no es nunca una superfície, tenemos sólo una dimensión, te falta la otra para poder hablar de área y no te pondrás a calcular la superfície de la Tierra... utiliza la expresión que te comente anteriormente:

$P = \rho \cdot g \cdot h$

Pero ten en cuenta que estamos hablando de la presión en dos puntos, entonces la fórmula general es:

$\Delta P = \rho \cdot g \cdot h$

Ahora hablamos de un incremento de presión ( la mayor menos la menor ), puedes utilizar ésta expresión directamente para calcular cuanto mayor es la presión en el sótano ( teniendo en cuenta que la densidad del aire es $\rho_{aire} = 1,18 \dfrac{kg}{m^3}$ pero diria que te piden trabajar con un sistema de dos ecuaciones ( la presión en el piso superior y la presión en el sótano ), entonces debes tener claro cuál es la altura en cada caso, te recomiendo que hagas el dibujo y veas la relación... entonces debes tener en cuenta que la presión en el sótano es 1 atm o 101300 Pa ( realizando la consideración que está a nivel del mar ), y luego ya calculas la presión en el piso superior y haces la diferencia. Te dará el mismo resultado que si utilizas la expresión de arriba.


saludos

Creo que este planteo es correcto, pero haría una aclaración: la ecuación $\Delta P = \rho \cdot g \cdot h$ no es válida para fluidos compresibles como los gases, así que no se puede aplicar al aire.
En mi opinión el problema plantea el cálculo de la diferencia de presión con que se abastece de agua en ambos lugares. Con lo cual el cálculo debe hacerse con la densidad del agua.
De todas formas el problema no es claro, y da lugar a una mala interpretación. Yo por lo dicho antes, lo haría pensando en el agua. Para asegurar, preguntar al docente.
Saludos.

[camiloz]

Re: Mecanica de Fluidos

hola mmm una aclaracion el profesor no se equivoco en la planteacion de los problemas, segunda cosa veanlo de la forma mas facil dice un edificio es imposible saber cuanta agua tenia en la planta o en los posos de almacenamiento, como ya dije intenten ayudarme respondiendo el problema como es, segun el profesor era uno de los mas faciles...

[lucass]

Re: Mecanica de Fluidos

hola mmm una aclaracion el profesor no se equivoco en la planteacion de los problemas, segunda cosa veanlo de la forma mas facil dice un edificio es imposible saber cuanta agua tenia en la planta o en los posos de almacenamiento, como ya dije intenten ayudarme respondiendo el problema como es, segun el profesor era uno de los mas faciles...

Hola.
Primero que nada, nadie dijo que el profesor se haya equivocado con el planteamiento (no "planteacion") del problema.
Segundo, aquí tratamos de ayudar como podemos, y no como vos querés que ayudemos. Si este problema era uno de los mas faciles, pues me alegro, andá a resolverlo.

Volviendo al problema, si le preguntas al docente te va a decir como interpretarlo. Yo ya di mi opinión, y lo de saber cuanta agua hay en el depósito a nadie le interesa.
Saludos

[Ulises7]

Re: Mecanica de Fluidos

Creo que este planteo es correcto, pero haría una aclaración: la ecuación $\Delta P = \rho \cdot g \cdot h$ no es válida para fluidos compresibles como los gases, así que no se puede aplicar al aire.
En mi opinión el problema plantea el cálculo de la diferencia de presión con que se abastece de agua en ambos lugares. Con lo cual el cálculo debe hacerse con la densidad del agua.
De todas formas el problema no es claro, y da lugar a una mala interpretación. Yo por lo dicho antes, lo haría pensando en el agua. Para asegurar, preguntar al docente.
Saludos.

Lucass si el problema planteará el tema de diferencia de presión con que se abastece de agua en el piso superior y el sótano digo yo que lo pondría... ¿no?

Y yo pienso que esa ecuación es correcta, es más, diria que eso es lo que le piden, y creo que es independiente a que sea incompresible a que no lo sea. Mira sale de aqui:

Tenemos el edificio, en la parte superior llamaremos a la presión de ése lugar $P_1$ y en el sótano tendremos una presión $P_0$, como sabemos la presión ( de cualquier fluido ) tiene la siguiente expresión:

$P = \rho \cdot g \cdot h$

Siendo $\rho$ la densidad del fluido, $g$ la gravedad y $h$ la altura total del fluido.

Por tanto tendremos que las presiones respectivas serán:

$P_1 = \rho \cdot g \cdot h$

$P_0 = \rho \cdot g \cdot H$

Ahora es cuando tendria que poner el dibujo para dejar absolutamente claro el tema de las alturas pero como no tengo dominio con ningún programa de dibujo...

Bueno el caso es que la altura $H$ es mayor que la altura $h$, por tanto la presión en el sótano es mayor que en el piso superior ( es lógico,hay más aire por tanto el peso del aire será mayor ) y vemos que la altura $H$ es igual a la altura h más la altura del edificio que llamaremos $h'$:

$H = h + h' \Longrightarrow h' = H - h$

Pues bien, arriba tenemos un sistema de dos ecuaciones, utilizamos el método de reducción y restamos la primera a la segunda y queda así:

$P_0 - P_1 = \rho \cdot g \cdot H - \rho \cdot g \cdot h$

$\Delta P = \rho \cdot g ( H - h )$

$\boxed{\Delta P = \rho \cdot g \cdot h'}$


Es decir, que la diferencia de presiones a una cierta altura es igual a la densidad del fluido que estemos hablando multiplicado por la gravedad y por la distancia de separación entre ambas presiones.

En este problema bastaría sustituir la densidad por el valor de la densidad del aire y poner el valor de g y la altura del edificio para obtener la diferencia de presiones.

De hecho ésta es la solución del problema típico: ¿como medirias la altura de un edificio con un barómetro? pues sólo tienes que medir la presión en el piso inferior ( a menos que esté a nivel del mar, en este caso será de 1 atm o 101.300 Pa ) y en el superior y aplicar la ecuación:

$h = \dfrac{\Delta P}{\rho_{aire} \cdot g}$


saludos

[lucass]

Re: Mecanica de Fluidos

Hola Ulises.
Pienso que tenes razón en que debería aclarar si se tratara de agua. Como yo he visto problemas similares pero con agua, y nunca con aire, asumí que sería uno de esos.
Pero la demostración esa no es necesaria, puesto que en realidad, como ya dije, la expresión $\Delta p = \rho g h$ no es válida para cualquier fluido, de hecho es sólo válida en general para líquidos. Un fluido compresible varía su densidad con la altura. Este es el caso del aire, y se puede llegar a una expresión que permite calcular la presión atmosférica a una altura h, que es muy distinta de ésta de la que estamos hablando. Para más detalles mira este enlace, que hace un desarrollo y llega: http://es.wikipedia.org/wiki/Presión_atmosférica
De todas formas al no ser una gran altura, no dará supongo una diferencia demasiado importante el utilizar una u otra expresión, y como el problema no especifica otra cosa, supongo que lo tendrá que hacer con aire, y el profesor hará o no las aclaraciones pertinentes. Pero hay que tener cuidado porque después se confunden las cosas.
Saludos

[Ulises7]

Re: Mecanica de Fluidos

Hola Ulises.
Pienso que tenes razón en que debería aclarar si se tratara de agua. Como yo he visto problemas similares pero con agua, y nunca con aire, asumí que sería uno de esos.
Pero la demostración esa no es necesaria, puesto que en realidad, como ya dije, la expresión $\Delta p = \rho g h$ no es válida para cualquier fluido, de hecho es sólo válida en general para líquidos. Un fluido compresible varía su densidad con la altura. Este es el caso del aire, y se puede llegar a una expresión que permite calcular la presión atmosférica a una altura h, que es muy distinta de ésta de la que estamos hablando. Para más detalles mira este enlace, que hace un desarrollo y llega: http://es.wikipedia.org/wiki/Presión_atmosférica
De todas formas al no ser una gran altura, no dará supongo una diferencia demasiado importante el utilizar una u otra expresión, y como el problema no especifica otra cosa, supongo que lo tendrá que hacer con aire, y el profesor hará o no las aclaraciones pertinentes. Pero hay que tener cuidado porque después se confunden las cosas.
Saludos

Bueno claro, lo que he dicho es válido si se supone constante la densidad del aire, en este caso como la altura del edificio es mucho menor a la de la atmósfera no debe suponer un cambio significativo de la densidad del aire y se puede desarrollar de esta forma.


saludos