Peso especifico.

El peso específico es aquel que relaciona el peso de un componente con su volumen, quedando representado con las siguientes formulas;

ᵧ=w/v

Relación entre el peso y el volumen

ᵧ=mg/v

Relación entre la densidad y el peso especifico.

ᵨ= ᵧ/g

Relación entre la densidad y el peso especifico.

ᵧ=ᵨg

Resultado de despejar peso especifico en la expresión anterior.

Las unidades en las que se mide el peso específico son de N/M^3.

Ahora ejemplificaremos algunas situaciones en donde se utilicen estos tipos de relaciones.

José se dirige hacia la gasolinera y de momento recuerda que cuando el era estudiante le enseñaron a realizar diversos cuestionamientos con respecto del entorno  y se hizo el siguiente cuestionamiento;

Si comprara 15000 litros de gasolina con una densidad de 700 kg/m³ 

¿Cuál sería la masa y el peso específico de estos?

Ayudemos a José.

ᵨ=700kg/m³

Conversión;

Si tenemos que el volumen lo necesitamos en m³ entonces pasemos de litros a esa unidad.

Equivalencia 1m³ = 1000lt,  por lo tanto  15000 litros son iguales o equivalentes a 15m³.

Ya teniendo en orden nuestros datos pasemos a buscar la fórmula a utilizar dependiendo de los datos que nos dan.

Quiero calcular peso especifico y solo tengo la densidad por lo tanto usaremos una fórmula que contenga un dato conocido de manera general.

ᵧ=ᵨg

Asi que ahora solo sustituimos los valores para llegar a la primera incógnita.

ᵧ= (700kg/m³)( 9.81 m/s²)

ᵧ=6867 N/m³
Solo falta sacar la masa.
ᵨ=m/v
m= ᵨv

m=(700kg/m³)(15m³)

m=10500 kg

V=1500 litros

Flujo y Gasto.

En física es la cantidad de volumen o de agua que  pasa por un tubo o conducto a través de uun tiempo determinado.

El gasto se representa de la sig. manera;

g=v/t                    ó               g=VA

Las unidades de medida de esto  son;

m³ / seg

Flujo

Es la cantidad de masa de un liquido que fluye a través de una tubería en un segundo.

El flujo se define como;

F=M/T

F=ρV/T

F=ρG

Sus unidades de medida son;

kg/seg

Ahora pondremos un ejemplo de los casos anteriores;

Por una tubería fluyen 1800 litros de agua en 1 minuto, calcular;

a)  gasto

b)  flujo

Primero  convertimos  de unas unidades a otras;

1m=60s

1800litros=1.8m³

g=V/T           g=1.8/60                       g=0.03 m³/seg

f=ρG             f=1000kg/m³                 f=30kg/seg

Principio de Arquímedes.

El principio de arquímedes es un principio físico que afirma que: «un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático

Esto se da con las siguientes formulas;

E=pgv

W=mg

Pe=w/v

F/a=f/a

Platearemos lo aprendido.

Que diámetro debe tener el emboló mayor para obtener una fuerza igual a 2000n cuando el embolo menor tiene un diámetro de 10cm y se le aplica una fuerza de 100n.

Ρ=f/n

Ρ=100n/0.078m²

Ρ=1282.05

A=0.078m²

A=f/a

A=2000/1282.05

A=1.560m²

D=44 cm

Aquí lo que buscamos fue el diámetro de nuestra base para tener una igualdad en las fuerzas



Instrumentos para medir la presión.

Como primer instrumento tenemos el barómetro de mercurio el cual mide el valor real de la presión atmosférica en un lugar determinado, y su funcionamiento es llenando de mercurio un tubo, sellando el extremo y vertiéndolo para generar presión igual a cero y fue creado por Evangelista Torricelli.

El manómetro mide la presión común y tiene un funcionamiento en donde  el tubo esta abierto y contiene mercurio.

Presión

La presión indica la relación entre una fuerza aplicada y el área sobre la que actúa;

P=f/a

La presión se mide en pascales (pa).

F es la fuerza y se da en newton.                                              

A es el área y se da en m²

La expresión matematica  de la presión señala que a mayor fuerza aplicada, y a mayor área menor presión.

Presión hidrostática

Es aquella que origina todo liquido sobre el fondo y las pareces del recipiente que lo contiene. Se debe a la fuerza que el peso de las moléculas ejerce sobre un área determinada; la presión aumenta a mayor profundidad.

P=peh

P=d.g.h

La presión se da en pascales (pa)

Ejemplo;

Un cuerpo de 120 kg esta soporte  por 2 columnas de 45cm de diámetro.

encuentra la presión que ejercen las columnas sobre el piso.

Primero identifiquemos las formulas que utilizaremos.

P=f/a

Para esta necesitamos el área, por lo cual tenemos que sacarla, así que tenemos que buscar datos.

A= pi r^2                 a=0.159m²

Teniendo los datos ya podemos  buscar el peso que es lo que nos dará  la presión.

W=mg

W=120g*9.81m/s²

2a=0.318m²

Ya para finalizar tenemos  que sustituir en la formula de presión.

P=1177.2n/0.318m²

Y así llegamos al resultado final.

P=3.702 pa

Hidrodinámica.

La hidrodinámica estudia la dinámica de fluidos incompresibles para ello se consideran entre otras cosas la velocidad, presión, flujo y gasto del fluido. Cuando se analiza el desplazamiento de un cuerpo en el interior del fluido se distinguen 2 tipos de flujo;

Flujo laminar
Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido. Se llama flujo laminar o corriente laminar, al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse.

Por ejemplo:

El agua circula con una velocidad constante por una tubería sin obstrucciones ni estrechamientos o curvas pronunciadas.

Flujo turbulento
Se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos, como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica.

Ecuación de continuidad.

Es aquella que determina un valor en función de otro.

la ecuación se representa así;

A₁V₁=A₂V₂

El siguiente tubo demuestra el caudal del gasto y flujo.

Tubo de presión

El área de la sección transversal, es la misma, pero existe un cambio en la elevación.

Si consideramos que un liquido fluye a través de dicho tubo, la presión  decrece de manera a medida que se aumenta la altura, y viceversa, al reducir la altura la presión aumenta.

Tubo con variación de área y altura

Tubo en el que varia tanto el área de sección transversal como la altura; en este caso en el punto de converge el un cambio de energía.