Resumen parcial 1

78 0

Actividad de aprendizaje I a la V

I. Densidad y peso específico

Densidad

Una propiedad fundamental en todos los objetos y que se refiere a la cantidad de materia existente en él es la masa; de esta forma, para poder hacer análisis comparativos entre masas de sustancias diferentes respecto a su ligereza, necesitamos auxiliarnos de un parámetro adicional que se refiere al espacio que ocupa un cuerpo: el volumen. La densidad se refiere a la relación que existe entre la masa que tiene un cuerpo y el volumen que ocupa. Se representa con la letra griega ρ (“rho”).

Su expresión matemática es:

ρ = m/V

Donde:

m: es la masa del material, se mide en g (gramos) o kg (kilogramos).

V: es el volumen del material, se mide en cm³ (centímetros cúbicos) o m³ (metros cúbicos).

ρ: es la densidad del material, se mide en g/cm³ (gramo sobre centímetro cubico) o kg/m³ (kilogramos sobre metro cúbico).

En resumen, Densidad es el cociente que resulta al dividir la masa de un objeto, elemento o sustancia entre el volumen que ocupa.

Un ejemplo que nos permite entender el concepto de densidad sería el siguiente: Si disponemos de un recipiente cuyo volumen corresponde a un metro cúbico (puede ser un cubo de un metro por cada lado) y lo llenamos con gasolina, podemos medir su masa y encontraremos que corresponde a 680 kilogramos. Sin embargo, si ese mismo recipiente lo llenamos con alcohol, observaremos que su masa es de 790 kilogramos. Lo anterior nos hace suponer que a iguales volúmenes de sustancias distintas, les corresponde distinta masa. La densidad en el alcohol es mayor que en la gasolina como lo indica la tabla de densidades.

Peso específico

La densidad está relacionada con el grado de acumulación de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, más denso que otro más disperso), pero también lo está con el peso. Así, un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro más grande es también mucho más denso.

Esto es debido a la relación P = mg existente entre masa y peso. No obstante, para referirse al peso por unidad de volumen la física ha introducido el concepto de peso específico “Pe”.

Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa. En el Sistema Internacional de Unidades, se mide en newton por metro cúbico (N/m³).

Formulas del Peso Específico (Pe):

Pe = W/V

Donde:

W = peso (N).               W = m . g

V = volumen.

Pe = mg/V

Donde:

m = masa.

g = aceleración de la gravedad.

V = volumen.

Pe = pg

Tabla de valores de Densidad y Peso Específico

II. Presión

Lea las siguientes situaciones:

  • Las huellas de los pies de un hombre sobre la nieve.
  • Un cilindro metálico sobre una barra de plastilina.
  • Los tacones de una mujer sobre un piso de madera.

Observa que en todos los casos existe un objeto que ejerce una fuerza sobre una cierta área, en el caso del hombre se puede comprobar por la huella hundida que se deja sobre la nieve, el cilindro metálico deja un hundimiento circular sobre la plastilina y los tacones de la mujer también dejan un marca sobre el piso de madera. En estos casos a la relación entre la fuerza del objeto sobre una determinada área se le conoce como presión.

La presión se determina con la ecuación:

P = F/A = (m*g)/A

Donde:

  • P = es la presión, su unidad es N/m² y esto equivale a Pascal (Pa).
  • A = es el área, su unidad es el metro cuadrado (m²) en el sistema internacional.
  • F = es la fuerza, su unidad es el Newton (N) en el sistema internacional.

La fuerza la calculamos multiplicando: masa por gravedad F = m*g

  • m= Es la masa, su unidad es el kilogramo (kg) en el sistema internacional.
  • g= Es la aceleración gravitatoria (constante), que equivale a 9.81 m/s².

LA PRESIÓN ES LA CANTIDAD DE FUERZA QUE SE EJERCE SOBRE UNA CIERTA ÁREA.

Ejemplo

Calcula la presión que ejerce una mujer de 70 kg sobre sus pies, al estar de pie sobre una superficie de 0.067 m².

Datos:                                                                                 Formula:

m = 70 kg                        F =                                               P =F/A                   

A = 0.067 m²                   P =

g = 9.8 m/s²

Solución:

Primero calculamos la Fuerza:           F = m * g  =  (70 kg) (9.8 m/s²) = 686 N.

Usamos la fórmula de la PresiónP=F/A = 686 N/0.067m2 = 10,238.80Pa

III. Presión Hidrostática

Cuando sumergimos una pelota en una cubeta con agua, podemos experimentar una oposición, lo que nos remite ahora a enfocarnos en los fluidos en reposo. Recuerda que la hidrostática (del griego hydros, “agua”, y statos, “inmóvil”) se encarga de su estudio.

Cuando una persona se sumerge en un estanque o laguna, a medida que se sumerge, sufre de molestia en los oídos independientemente de su posición. La presión que perciben las personas cuando están sumergidas en el agua en reposo se llama presión hidrostática, y se puede definir como aquella que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene. La presión hidrostática depende de la densidad del fluido y de la profundidad en la que esté la persona, a este fenómeno se le conoce como el principio fundamental de la hidrostática.

La expresión matemática es:

Ph = ρ g h       

Dónde:

  • Ph = presión hidrostática, en Pascal (Pa).
  • ρ = densidad del líquido, en kg / m³.
  • g = aceleración de la gravedad, en 9.8 m / s².
  • h = altura o profundidad, en metros (m).

Ejemplo

Un buzo se encuentra a 10 m de profundidad en el mar, ¿cuál es la presión hidrostática? Si la densidad del agua de mar es de 1,030 kg / m³.

Datos:                                                          Formula:

ρ = 1,030 kg / m³.                                     Ph =ρ g h               

h = 10 m                                      

g = 9.8 m/s²

Ph=

Solución:

Ph = (1,030 kg / m³) (9.8 m/s²) (10 m) = 100,940 Pa.

         (10,094) (10m) = 100,940 Pa.

Kendor Emmanuel O´Shelly Parada

Kendor Emmanuel O´Shelly Parada

Ingeniero en Geociencias, Docente