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INSTITUCIÓN EDUCATIVA SAN JUAN BAUTISTA DE LA SALLE - ZIPAQUIRÁ

GUIA DE CONTENIDO

ÁREA: CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA: FISICA

DOCENTE: AURORA SAMUEL CORDOBA ESTUDIANTE:

FECHA: PERIODO: PRIMERO GRADO:

UNDECIMO

OBJETIVO: Determinar las características de los fluidos en reposo y movimiento, su

aplicabilidad en la humanidad y su importancia en la tecnología moderna

QUÉ ES HIDROSTÁTICA:
La hidrostática es el estudio de los fluidos en estado de reposo que pertenece al campo de
la mecánica de fluidos, llamada también hidráulica.
El principio de la hidrostática indica que la diferencia de presión entre dos puntos de un
mismo líquido es igual al producto del peso específico del líquido determinado por la
diferencia de los niveles. Este principio se expresa en la siguiente fórmula:

En la física termodinámica, la presión hidrostática es aquella que el mismo fluido en reposo

ejerce sobre su peso. En la hidrostática o estudio de los fluidos en reposo, existe la presión
hidrostática y la presión atmosférica, siendo esta última, aquella presión que ejerce la
atmósfera sobre el fluido.
Presión hidrostática
La presión hidrostática es aquella que ejerce un fluido en reposo sobre sí misma debido a su
propio peso. Se define como el producto entre densidad del fluido, aceleración de gravedad
y la profundidad en la que se encuentra el fluido. Los estados sólido, líquido y gaseoso se
comportan bajo las mismas leyes pero los fluidos tienen una capacidad especial de cambiar
de forma, aumentando su volumen y no su masa. De esta forma, la hidrostática se mide a
través de la densidad (p), gravedad (g) y profundidad (h) del fluido, y no por su masa o
volumen. La presión hidrostática se define por la siguiente fórmula: P = F/A
F = m. g m = d. v
ACTIVIDAD Al respaldo de la fotocopia responde las siguientes
preguntas

 Que estudia la hidrostática

 Calcular la Presión Hidrostática en el fondo de una tina llena de Agua, si tiene 6
metros de altura. La densidad del Agua es de 1000 Kg/m3.

 Calcular la Presión Hidrostática en el punto A de una tina llena de

Mercurio, que se encuentra a una distancia de 0.04 metros de la
superficie. La densidad del Mercurio es de 13600 Kg/m3.

 6 ¿Cuál es la presión a una profundidad de 1240 m bajo el agua de mar ¿Qué fuerza
actúa sobre una superficie de 4 m2 colocados a esta profundidad?

 Una piscina de 24 m de lardo, 12 m de ancho y 1,8 m de profundidad. Está llena de

agua, calcular la presión que ejerce el agua sobre el fondo de la piscina

 Que fuerza se aplica en una superficie de 3,54 cm2 cuya presión es de 4 N/m2

 Calcula la altura aproximada de la atmosfera. Considera la densidad de esta 0,0012

g/cm3

 Un cuerpo sumergido en un fluido flotara si

A La densidad del cuerpo es mayor que la del fluido

B El cuerpo es muy ligero

C La densidad del fluido es mayor que la densidad del cuerpo

D El peso del cuerpo es menor que el empuje que le ejerce el fluido

 La presión es

La fuerza ejercida por cada lado del cuerpo

Para calcular la
El producto de la fuerza por la superficie en la que
hidrostática y su
se aplica.
presión, se debe tomar
La fuerza total ejercida sobre una superficie. además dos principios
La fuerza ejercida por unidad de superficie. que definen el
comportamiento de
  Entre las siguientes afirmaciones hay una que es
ésta:
falsa: En física, el principio de
  Pascal o ley de Pascal, es
La presión hidrostática actúa en todas las una ley enunciada por el
direcciones de forma perpendicular. físico-matemático
Un cuerpo ejerce mayor presión cuanta menor francés Blaise
Pascal (1623-1662) que
superficie apoye.
se resume en la
La presión atmosférica aumenta en las capas altas frase: la  presión  ejercida
de la atmósfera. sobre
El principio de Pascal es el fundamento teórico de un  fluido incompresible y
los frenos hidráulicos. en equilibrio dentro de un
recipiente de paredes
indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del
fluido.

El principio de Arquímedes es el principio físico que afirma: «Un cuerpo total o parcialmente
sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido
desalojado». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide
en Newton . El principio de Arquímedes se formula así:
En los ejemplos identifica cual corresponde al principio de pascal y cual al de Arquímedes

FR = P - E
Como p1=p2 (porque la presión interna es la misma para todos lo puntos)
Entonces: F1/A1 es igual F2/A2 por lo que despejando un término se tiene que: F2=F1. (A2/A1)
 -------------------------------------------

PRESION ATMOSFERICA es el peso de la columna de aire que hay sobre

cualquier punto o lugar de la tierra y es por tanto el peso por unidad de superficie.

Cuanto mayor es la altura, menor es la presión atmosférica y cuanto menor es la

altura y más se acerque a nivel del mar, mayor será la presión.

La presión
atmosférica se mide con un aparato llamado barómetro, que fue creado en 1643
por el físico y matemático Evangelista Torricelli. Convencionalmente se ha
adoptado los 760 mm como “presión normal”, siendo esta medida tomada a nivel
del mar, a una temperatura de 0°C y a una latitud de 45°.

760 mm = 1 atmósfera = 1,013 .106 d/ cm2 = 1,013 .105 N/m2

ACTIVIDAD responde las siguientes preguntas

1 Un barco pasa del agua dulce al agua salada entonces, hace que:
A se sumerja más B mantenga su nivel
C se sumerja menos D la parte sumergida depende el tamaño del barco

2 La presión atmosférica es mayor para:

A un astronauta B un montañista en el Himalaya
C Un bañista en las playas de San Andrés D Un automovilista corriendo a 350 Km / h

3 Un balón de caucho inflado se sumerge en agua como se observa en la figura. Respecto

al empuje podemos afirmar que:
A E1 > E2 > E3 B E3 > E2 >E1

C E2 > E1 > E3 D E1 = E2 = E3

E1 E2 E3

4 La posición en la que el cuerpo mostrado ejerce menor presión sobre la superficie es:
 D
A B C

5 En la prensa hidráulica mostrada en la figura, la fuerza que ejerce el líquido sobre el

pistón B es:
A2N B 20 N

F1 = 10 N F2 =?
A1 = 1 m2 A2 = 5 m2 C 50 N D 500 N E 250 N

6 Un balón playero flota en el agua porque:

A su volumen es demasiado grande B Su densidad es menor que la del agua
D esta inflado con un gas de muy poca densidad D su masa es muy pequeña

7 Un buzo a una profundidad h soporta una presión P1 debido al agua sobre él, al pasar a
una profundidad 2h, su presión P2 será:
A P2 = P1 B P2 > P1 C P2 = P1 + Pa D P2 = P1 + Pa

8 El gráfico muestra que al sumergir una esfera en agua, ésta experimenta una fuerza
llamada empuje. La fuerza es ejercida por:
A el cuerpo
E
B el fluido

C la densidad del fluido

D la persona que lanza la esfera

mg
9 Los cilindros de una prensa hidráulica tienen radios de 6 y 12 cm respectivamente. Si
sobre el émbolo de menor área se ejerce una fuerza de 48 N ¿Qué fuerza ejerce la prensa
hidráulica sobre el émbolo de área mayor?

10 una esfera de hierro de 3cm de radio se deja caer en un estanque lleno de agua de 120
cm de profundidad. Calcule el peso de la esfera el empuje y la fuerza resultante.
11un cuerpo de 20 cm3 de volumen. Se sumerge en alcohol que empuje experimenta
12 Una esfera de volumen de 3×10^(-4) m³, está totalmente inmersa en un líquido cuya
densidad es de 900 kg/m³, determine, a) La intensidad de empuje que actúa en la
esfera, b) La intensidad del peso de la esfera para que se desplaza hacia arriba o hacia
abajo. 
13 Se desea elevar un cuerpo de 1500kg utilizando una elevadora hidráulica de plato
grande circular de 90cm de radio y plato pequeño circular de 10cm de radio. Calcula cuánta
fuerza hay que hacer en el émbolo pequeño para elevar el cuerpo.
14 Calcula la fuerza obtenida en el émbolo mayor de una prensa hidráulica si en el menor
se hacen 15N y los émbolos circulares tienen cuádruple radio uno del otro.
15 Sobre el plato menor de una prensa se coloca una masa de 16kg. Calcula qué masa se
podría levantar colocada en el plato mayor, cuyo radio es el doble del radio del plato
menor.
16 ¿Qué proporción deberían guardar los platos de una prensa hidráulica para que,
aplicando 40N de fuerza en el plato menor, podamos levantar un objeto de 80Kg en el plato
mayor?
17 Una cuestión teórica: ¿qué partes del interior de una prensa hidráulica se ven sometidas
a una mayor presión mientras aplicamos la fuerza en los émbolos?

HIDRODINAMICA
Parte de la dinámica que estudia el movimiento de los líquidos en relación con las causas
que lo originan
¿Cómo se comportan los fluidos en movimiento?

Flujo turbulento: las partículas del fluido

describen trayectorias en forma de
remolinos
Flujo laminar cada pequeño volumen del
fluido se mueve sin girar siguiendo
trayectorias que no se cruzan entre sí.
Para los fluidos en movimiento se tienen
tres supuestos:
* El flujo es laminar estacionario
* son incomprensibles
*su viscosidad es despreciable
De los tubos dibujados señala cual escogerías para que el agua saliera con mayor velocidad

A B C D

¿Por qué? -------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RESPONDA F O V EN LOS SIGUENTES ENUNCIADOS

A al variar el diámetro de un tubo por donde circula el agua varia la velocidad del fluido
B El volumen del fluido que entra por un tubo es igual al que sale ----------
C Es más fácil sacar el tapón de un tanque de agua cuando este se encuentra lleno, que
cuando está vacío ---------
D un iceberg es un mole de hielo y flota en el mar porque el hielo es más denso que el agua
líquida -----------
E los cuerpos de madera se hunden en la gasolina porque la gasolina es menos densa que la
madera ----------
F el empuje sobre un cuerpo sumergido totalmente depende de la profundidad a la que este
se encuentre ----------

RELACIONA LAS SITUACIONES DE LA COLUMNA DE LA DERECHA CON LOS

CONCEPTOS DE LA COLUMNA DE LA IZQUIERDA

Presión ------------ A una persona parada sobre unos esquís

Principio de Pascal ---------------- B el funcionamiento de un gato hidráulico

Principio de Arquímedes ------------ C un barco en alta mar

Presión atmosférica ------------------ D esterilización por vacío

ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
Para un líquido incomprensible el producto A .V es constante (A = área, V = velocidad)
A lo largo de un tubo, es decir, cuando disminuye el área del tubo aumenta la velocidad del
fluido por lo tanto:

A1. V1 = A2. V2

ECUACIÓN DE BERNOULLI
Cuando un fluido circula dentro de un tubo de áreas diferentes su velocidad cambia, esto
implica que las partículas del fluido aceleran o desaceleran, por tanto debe actuar una
fuerza neta equivalente al trabajo neto sobre la porción del fluido

W = P1 A1 X1 - P 2 A 2X2

W = P1 V1 – P2 V2
En los diferentes puntos de un tubo se cumple que:
½ d. V2 + d. g. h + P = constante
(P = presión atmosférica)
La primera experiencia que permitió conocer el valor de
la presión atmosférica fue realizada por el científico italiano Evangelista Torricelli.
1Pa = 760 mm Hg
8 la velocidad del fluido en los dos puntos cumple:
A son iguales B es mayor en A1 que en A2
C Es menor en A1 que en A2 D depende de la viscosidad del fluido

INTERPRETA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN

1 Para desocupar un tarro de aceite se acostumbra a abrir un orificio diferente al destinado
para que salga el líquido, ¿qué ventajas tiene este procedimiento

2 La orientación del ala de un avión con respecto al fluido de aire hace que la velocidad del
aire encima del ala sea mayor que la velocidad del aire por debajo de ésta. Explica en
términos de la presión por qué se origina una fuerza de sustentación hacia arriba

3 Las áreas de las partes anchas y angostas del tubo de la figura son respectivamente A1 y
A2. El caudal del agua es A .V
¿Cómo son las velocidades del agua en las dos
secciones del tubo?
¿Cómo son las presiones en las dos secciones
del tubo?
¿A qué se debe las diferencias de altura en las
columnas de mercurio?

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4. ¿Cómo podrías determinar la velocidad con que fluye un líquido por una manguera?

5 Toma dos hojas de papel y colócalas verticalmente una frente a la otra sopla por entre
ellas. Explica lo que observas:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------
6 Al sacar la cabeza por la ventana del automóvil a alta velocidad tenemos dificultad para
respirar ¿Cómo explicas este hecho?

SITUACIÓN PROBLEMÁTICA
La empresa de acueducto del municipio de Zipaquirá, contrata a dos ingenieros para
realizar el mantenimiento y cambio de la tubería que distribuye el agua potable al
municipio. Al iniciar el trabajo el ingeniero Miguel le dice a su compañero Alfonso: la
tubería que usaremos para que haya más flujo de agua y mayor presión será de 6 pulgadas
de diámetro, su compañero dice que no está de acuerdo pues para mayor efectividad en el
servicio tanto en la cantidad como en la velocidad de este líquido es más conveniente que la
tubería sea de menor diámetro, además dice que si la tubería es demasiado ancha se perderá
la viscosidad del líquido.
¿Cuál de los dos tiene la razón ¿ ¿en que se basaron los ingenieros para hacer el
planteamiento? ¿Cuáles deben ser las características de la tubería que les permita mayor
efectividad en el abastecimiento de agua a los habitantes del municipio de Zipaquirá?

TEOREMA DE TORRICELLI

La velocidad con que sale el agua por el orificio es

la misma que hubiere adquirido en caída libre

B desde una altura h1 - h2

VB = 2g (h1 – h2)

4 Cual es La velocidad de salida del líquido por la pared del recipiente:

6m A 117, 6 m/s B 78, 4 m/s

4m C 97, 6 m/s D 4 m/s

VISCOSIDAD
Así como la fuerza de rozamiento afecta el deslizamiento de los sólidos, existe en los
fluidos fricción interna que afecta su movimiento.
Las capas de un fluido más cercanas a las paredes de un
tubo, no se mueven y la velocidad de fluido es máxima
en el centro del tubo.
El caudal es menor cuanto más viscoso es el fluido,
además cuanto más largo sea el tubo mayor será la disminución de la velocidad , el
volumen del fluido que fluye por unidad de tiempo es mayor cuanto mayor es el diámetro
del tubo y también cuanto mayor es la diferencia de presiones a la que se somete el fluido.
La viscosidad de un fluido disminuye cuando se aumenta la temperatura.

ESCRIBA F O V SEGÚN EL ENUNCIADO

* Un flujo enorme significa que todas las partículas de un fluido tienen la misma rapidez al
pasar por u punto ----------
*La viscosidad se refiere a una fricción interna del fluido ---------
*Un fluido incomprensible tiene una densidad constante ----------
* En un tubo por el que fluye un líquido, al aumentar el área disminuye la presión --------
* El gasto volumétrico en un fluido es mayor cuanto más viscoso es el fluido ----------
* Un líquido con viscosidad despreciable fluye por un tubo de área constante. La velocidad es mayor en el
punto:

* Un fluido A fluye tres veces más rápido que un fluido B a través del mismo tubo horizontal. ¿Cuál tiene
más densidad? ¿Cuántas veces más?

* Explica por qué el agua fluye en una corriente continua al bajar por un tubo vertical, en cuanto que se
fragmenta en gotas cuando cae libremente

DESARROLLO DE COMPETENCIAS
GRADO UNDECIMO
HIDROSTATICA

1 Un bañista con un globo inflado está sumergido a la mitad de la profundidad de una piscina. ¿En qué
dirección debe moverse para disminuirle volumen del globo? ¿Por qué?
2 La presión máxima que una persona soporta es de 8 atmósferas. Con base en este dato, ¿cuál es la máxima
profundidad a la que una persona puede descender en el mar sin correr peligro?

3 Un esquimal desplaza sobre un río montado en un bloque de hielo de 1,5 m3 de volumen de manera que la
superficie de dicho bloque coincide con la del agua del rio. ¿Cuál es el peso del esquimal?

4 En que situación pesa más un cuerpo cuando está en el aire o cuando está en el vacío?

5 El diámetro de la aorta es de 1,8 cm y la sangre fluye por ella con una rapidez de 33 m/s. Determine la
velocidad de la sangre en las arterias, si en total estas tienen un área de 20 cm2

6 Una bomba de caucho se eleva en el aire cuando se llena de helio. Explica la razón de este fenómeno

7 cuál es el volumen ocupado por 200gr de hierro?

8 Determina de qué material está constituido un objeto que pesa 0,5 N y ocupa un volumen de 19 cm 3?

9 Expresa 13,6 gr / cm3 en Kg / m3

10 El ladrillo de la figura tiene 20cm de largo, 10 cm de ancho, y 5cm de alto. Y pesa 2Kgr ¿Cuál es presión
ejercida por el ladrillo sobre la superficie de una mesa cuando:
A esta apoyada sobre la superficie de menor área
B está apoyada sobre la superficie de mayor área

10 cm
5 cm
20 cm
11 Se introduce agua y mercurio en un tubo doblado en u si la altura alcanzada por el agua es de 24,5 cm.
¿cuál es la altura que alcanza el mercurio

12 El agua fluye a través de un tubo de 5 cm de radio, en la parte ancha, con una rapidez de 2 m /s cual debe
ser el diámetro del tubo en la parte angosta si el agua fluye con una rapidez de 5 m /s

13 ¿cuál es la velocidad del agua que sale por una manguera de radio 22mm a razón de 30 cm 3 / s

14 Si el gasto volumétrico que se presenta en un conducto es de 0,5 m3 / s y el ares del mismo es de 0,0035 m2
¿C n que velocidad se mueve el líquido en cuestión?