Otras carreras Ayuda con problema de fluidos

[fisico00]

Buenas! soy nuevo en el foro y querría ver si alguien es capaz de ayudarme co n la siguiente cuestión: "Tratar de explicar, a ser posible utilizando números, porqué una capa de benceno sobre una capa de agua produce un efecto mensurable sobre un cuerpo al que rodea"

Muchas gracias por adelantado . Saludos!

[aLFRe]

Re: Ayuda con problema de fluidos

Buenas! soy nuevo en el foro y querría ver si alguien es capaz de ayudarme co n la siguiente cuestión: "Tratar de explicar, a ser posible utilizando números, porqué una capa de benceno sobre una capa de agua produce un efecto mensurable sobre un cuerpo al que rodea"

Muchas gracias por adelantado . Saludos!

Pero ..¿ a qué se refiere la pregunta con eso de efecto mensurable ?
¿ a la inestabilidad de Marangoni-Rayleigh ?

[fisico00]

Re: Ayuda con problema de fluidos

pues esa explicacion que te pide deriva de un ej de clase que trataba sobre un cilindro introducido en un vaso con agua y una capa de benceno y el empuje total era la suma de los empujes del benceno y del agua. Entonces la pregunta seria que porqué se suman los empujes del benceno y el agua si son inmiscibles. No se si entiendes por dodne van los tiros de la pregunta que puse jeje. Muchas gracias

[Fastolfe]

Re: Ayuda con problema de fluidos

Los empujes se suman por que ambos deben obedecer por separado al principio de arquimides, el cual establece:"un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto".

[balik]

Re: Ayuda con problema de fluidos

exacto , el cilindro desplaza tanto un volumen de agua como de benceno.

[Ender]

Re: Ayuda con problema de fluidos

Si, en teoría es así. Pero la duda que surgió en clase es que normalmente para hacer que un cuerpo flote, el empuje se realiza sobre sus superficies horizontales, de modo que este empuje ejerce una fuerza hacia arriba. Sin embargo, si el cilindro atraviesa la capa de benceno y su base se encuentra en la del agua, el benceno solo ejercería empuje sobre las caras horizontales del cilindro que se anularían entre sí por ser iguales, pero no sobre la base del cilindro, por lo que no ejercería ningún empuje hacia arriba. Y la pregunta es: ¿porqué, aun as,i, experimentalmente se comprueba que si sufre este empuje hacia arriba?

Esta es la pregunta completa que se nos planteó.

Muchas gracias por adelantado.

[aLFRe]

Re: Ayuda con problema de fluidos

Si, en teoría es así. Pero la duda que surgió en clase es que normalmente para hacer que un cuerpo flote, el empuje se realiza sobre sus superficies horizontales, de modo que este empuje ejerce una fuerza hacia arriba. Sin embargo, si el cilindro atraviesa la capa de benceno y su base se encuentra en la del agua, el benceno solo ejercería empuje sobre las caras horizontales del cilindro que se anularían entre sí por ser iguales, pero no sobre la base del cilindro, por lo que no ejercería ningún empuje hacia arriba. Y la pregunta es: ¿porqué, aun as,i, experimentalmente se comprueba que si sufre este empuje hacia arriba?

Creo entender que el problema habla de que el cilindro está totalmente sumergido
en benceno pero no desplaza el agua para nada
y no sigue bajando, permanece ahí en reposo.

Creo que ya lo explicó otro forero en otro hilo pero voy a insistir
cuando tu sumerjes un volumen ( un sólido ) en un fluido en presencia
de un campo gravitatorio por la impenetrabilidad del volumen
( haz la prueba con una esponja o un material poroso
y verás como el agua que desaloja
y, por tanto, el empuje es menor al volumen inicial de la esponja )
la razón del empuje es la siguiente... el nivel del agua sube...
y eso, puesto que hay un campo gravitatorio, ese agua desalojada pesa...
requiere que esa fuerza la haga alguien... puedes verlo así.

El cilindro no sigue hundiéndose porque su peso está equilibrado con el empuje
y no tiene que penetrar en el agua.

Por otra parte, esa discusión planteada de que el empuje se realiza sobre las caras
horizontales... a mi me parece que complica todo el problema.
Y sobre todo porque creo que es falso.
El empuje se ejerce sobre el cdm del volumen de fluido desalojado...

Un saludo.

[Ender]

Re: Ayuda con problema de fluidos

El problema es que el cilindro SI llega al agua. Atraviesa la capa de benceno y queda una parte también introducida en el agua. Es decir, el cilindro tiene la parte de arriba en el aire, la parte central en el benceno y la parte de abajo (no solo la superficie inferior, sino un trozo considerable) en el agua. Y el empuje es una fuerza perpendicular a la superficie sobre la que actúa, según la teoría. Y solo puede ser hacia arriba si la superficie es horizontal. Eso es lo que nos ha planteado nuestra profesora de física. La única opción que hemos esbozado un poco que cumpla estas consideraciones es que el agua realice un empuje hacia arriba sobre el la capa de benceno, pero aún no hemos pulido bien esa posibilidad. Lo digo por si a alguien se le ocurre alguna idea feliz con esta posibilidad.
Gracias por vuestra ayuda.

[aLFRe]

Re: Ayuda con problema de fluidos

El problema es que el cilindro SI llega al agua. Atraviesa la capa de benceno y queda una parte también introducida en el agua. Es decir, el cilindro tiene la parte de arriba en el aire, la parte central en el benceno y la parte de abajo (no solo la superficie inferior, sino un trozo considerable) en el agua. Y el empuje es una fuerza perpendicular a la superficie sobre la que actúa, según la teoría. Y solo puede ser hacia arriba si la superficie es horizontal. Eso es lo que nos ha planteado nuestra profesora de física. La única opción que hemos esbozado un poco que cumpla estas consideraciones es que el agua realice un empuje hacia arriba sobre el la capa de benceno, pero aún no hemos pulido bien esa posibilidad. Lo digo por si a alguien se le ocurre alguna idea feliz con esta posibilidad.

Sobre el primer asunto planteado, en general, cuando se afirma algo así
y se hace referencia a una autoridad...
tiendo a pensar que yo puedo estar equivocado... quien sabe...
esta tarde voy a repasarme un par de libros que tengo en casa...
y te digo algo mañana
pero de momento,
como ya todo el personal del foro me conoce y sabe que soy un bobo,
me vas a permitir la chulería...
lo siento pero tu profesora se equivoca ( chulería número uno ),
posiblemente porque mezcla los conceptos de tensión superficial y de empuje
dile que se pase por aquí y se lo explicamos ( chulería número dos).

Si eso que tu afirmas fuese cierto una cuña del mismo volumen que tu cilindro
inmersos en el mismo fluido sufriría un empuje menor
y eso NO es lo que dice el principio de Arquímedes.

El empuje es una fuerza que se ejerce sobre el centro de gravedad del volumen
( que es masa ) de fluido desalojado... en sentido opuesto al de la gravedad.
Esto es tan válido como suponer que el peso tiene su punto de aplicación
en el centro de gravedad del cuerpo... es que el centro de gravedad se define así.

Sobre el segundo asunto planteado, esto es se desaloja un volumen de benceno
y un volumen de agua... yo lo haría sumando los empujes debidos a cada volumen
de fluido desalojado... pero te digo lo de antes... lo miro y me lo pienso.

Un saludo.

[Ender]

Re: Ayuda con problema de fluidos

Muchas gracias . Si averiguas algo más en tus libros avisame.

[aLFRe]

Re: Ayuda con problema de fluidos

Muchas gracias . Si averiguas algo más en tus libros avisame.

Nada... ni siquiera confundiendo los conceptos de empuje y tensión superficial
Pinta la frontera del volumen de fluido desalojado
( donde estaba el fluido originalmente sin el cuerpo inmerso en una situación de equilibrio )
Calcula el centro de gravedad de esa masa de fluido.
Allí se aplica el empuje.

Saludos.

[Jordiel]

Re: Ayuda con problema de fluidos

[FONT=Berlin Sans FB][FONT=Verdana]La presión en la base del cilindro será la suma de la presión atmosférica $p_o$ más $\gamma_{ben} \cdot h_{ben}$ más $\gamma_{agua} \cdot h_{agua}$ ; $\gamma$ el peso específico.[/FONT][/FONT]
[FONT=Berlin Sans FB][FONT=Verdana]La ley de presiones responde a una función lineal, donde la variable es la profundidad y la función cambia según el peso específico del líquido. Si en el recipiente hay dos líquidos separados con un cilindro sumergido, en la superficie del primer líquido la presión será la atmosférica; en la superficie del segundo líquido la presión será la suma de la atmosférica y la del benceno; y en la base del cilindro la presión será la descrita al principio.[/FONT][/FONT]


[FONT=Berlin Sans FB][FONT=Verdana]No hay que confundir el empuje del líquido con la presión del líquido:[/FONT][/FONT]

• [FONT=Berlin Sans FB][FONT=Verdana]El empuje actúa como indica el principio de Arquímedes, verticalmente hacia arriba.[/FONT][/FONT]
• [FONT=Berlin Sans FB][FONT=Verdana]La presión actúa perpendicularmente a las paredes del cuerpo sumergido.[/FONT][/FONT]

[FONT=Berlin Sans FB][FONT=Verdana]Con el diagrama de presiones creo que se verá más claro.[/FONT][/FONT]

[FONT=Berlin Sans FB][FONT=Verdana][/FONT][/FONT]

$E=(\gamma_{agua}\cdot h_3 + \gamma_{benceno}\cdot h_2 + p_0)\cdot S -(\gamma_{benceno}+ p_0)\cdot S=\gamma_{ag}Sh_3 + \gamma_{b}S(h_2 -h_1)$ ; siendo

$\gamma_{ag}Sh_3 =$ peso del volumen de agua desalojado.
$\gamma_{b}S(h_2 -h_1) =$ peso del volumen de benceno desalojado.

[fisico00]

Re: Ayuda con problema de fluidos

Buenas! Antes que nada agradecer la colaboracion en el tema, sois de gran ayuda =).
He estadon dandole vueltas y la profesora dijo algo de que quiza tenga que ver con una interaccion entre el agua y el benceno...no se me ocurre otra cosa que recurrir alas porpiedades del agua...tiene que ver quiza con que no se puede comprimir?

un saludo, y gracias.

[fisico00]

Re: Ayuda con problema de fluidos

A ver mi teoria es la siguiente:
Suponemos un recipiente con agua con un determinado volumen. Introducimos el cilindro,que sufre un empuje hacia arriba.

Ahora añadimos a ese recipiente benceno. (Aunque sean inmiscibles, ¿podemos considerar un mayor volumen de liquido total?) y al ser el agua incomprensible,soportando el peso del benceno, se ejerce una fuerza hacia arriba, por lo que realmente el benceno no ejercería ese empuje sobre la base que se nos pregunta, sino que seria una fuerza derivada de la propiedad del agua, que se suma al empuje ya realizado por esta.

Estoy desesperado, quedan 4 dias pa entregar el maldito problema...

Muchas gracias

[Jordiel]

Re: Ayuda con problema de fluidos

Yo he considerado al agua y al benceno como incompresibles...