INSTITUCION EDUCATIVA COLEGIO DE SUGAMUXI

GUIA DE TRABAJO N°3

GRADO OCTAVO

ASIGANTURA AREA: Ciencias Naturales Objetivo de Clase:

FISICA TEMA: HIDROSTATICA
- Presión 1. Reconocer los principios y leyes de la hidrostática.
hidrostática
- Principio de 2. Comprender y aplicar los principios de la hidrostática en situaciones
Pascal prácticas o de la vida diaria.).
- Principio de
Arquímedes
PERIODO : II Fecha de inicio:
22/04/2021
Fecha de entrega:

NOMBRE DEL ESTUDIANTE________________________________________ GRADO ______

1. ETAPA DE EXPLORACION.( pre saberes)

ACTIVIDAD INTRODUCTORIA
En alguna ocasión habrás ido a una piscina o un rio, es posible que hayas sentido alguno de las siguientes situaciones, trata de dar
una explicación a cada una de ellas.
1. Entre más te sumerges, más sientes molestia en tus oídos
_______________________________________________________________________________

2. Cuando sumerges un balón en el agua, tienes que hacer un gran esfuerzo para mantenerlo sumergido
________________________________
___________________________________________________________________________

3. Si levantas un objeto pesado dentro del agua, este parece ser más liviano
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________

2. ETAPA DE ESTRUCTURACION.

PRESION HIDROSTATICA

Es la presión que ejercen las partículas de un líquido estático sobre un cuerpo que está sumergido en el mismo. Esta presión depende
de la altura del líquido sobre el recipiente que lo contiene, de su densidad y de la aceleración gravitacional. Su fórmula es:

Figura 1.

A mayor profundidad (h) el cuerpo deberá soportar más presión de las moléculas del líquido.
Entre mayor sea la densidad de un líquido, mayor será la presión ejercida, debido al aumento de
concentración de partículas que ejercen su peso sobre la superficie del cuerpo sumergido. La
presión hidrostática solo depende de la profundidad y es independiente de orientación o forma
del recipiente.

La presión real que se ejerce en el interior de un líquido, consiste en sumar la presión

hidrostática interna junto con la presión externa que ejerce encima del líquido (ver fig 2)

Figura 2.

En la figura 3 se puede observar que la altura del líquido es la misma, por lo tanto, la presión
es la misma en los puntos A, B, C, D. La fuerza si varía dependiendo del área del fondo,
debido a que la fuerza= Presión * área.

Figura 3.
 Ejemplo 1: Calcular la presión hidrostática en el punto A y B Ejemplo 2: Calcular la presión hidrostática en el fondo de una piscina
del siguiente recipiente que se encuentra lleno de agua. de 5 metros de profundidad.

VASOS COMUNICANTES

Son un conjunto de tubos conectados a un depósito de líquido común, con sus extremos
abiertos a la presión atmosférica externa. Cuando se llena de líquido los compartimientos
de los vasos comunicantes, el nivel o altura del líquido será el mismo para todas las
secciones, así fuesen de formas o tamaños diferentes. Esto se debe a que el equilibrio
estático del líquido solo se logra si todos los puntos del mismo que están expuestos a la
presión atmosférica, se ubican a una misma altura (de forma horizontal) para tener toda la
misma presión con respecto a la externa, ver figura 4.

Este sistema nos sirve para colocar niveles a la misma altura cuando hay terrenos o superficies irregulares o inclinadas, observa la figura 5

Figura 5.

PRINCIPIO DE PASCAL

En un líquido encerrado, la variación de presión en un punto se trasmite íntegramente a todos los puntos del líquido y a
las paredes del recipiente que lo contiene, ver figura 6. Este principio se basa en la poca compresibilidad que tienen los
líquidos, los cuales ofrecen una gran resistencia a la disminución de su volumen. Por esto, cuando se ejerce una fuerza
externa sobre el líquido con el propósito de deformarlo, esta fuerza se distribuye homogéneamente por toda su masa y
superficie.

PRENSA HIDRAULICA

Es un dispositivo mecánico que aprovecha el principio de pascal para obtener una ventaja mecánica al realizar un
trabajo.
Consiste en un recipiente cerrado lleno de líquido (que usualmente es aceite o agua), el cual tiene orificios provistos de
cilindros con émbolos, que ajustan perfectamente y se pueden deslizar en el interior.

Cuando una fuerza empuja un embolo, la presión de este se trasmite por toda la masa del líquido hasta el otro embolo,
el
cual es obligado a subir. La presión dentro del líquido es contante, sin embargo, si varia el área de contacto de los
émbolos
se obtendrán diferentes fuerzas de aplicación.
Si A1 y A2 son las áreas de los émbolos 1 y 2, en forma respectiva, F1 y F2
las fuerzas que se aplican en los mismos, entonces surge la ventaja mecánica de la prensa, observa la figura 7.

Ejemplo 3: Qué fuerza se obtendrá en el

émbolo mayor de una prensa hidráulica
cuya área es de 100 cm2, cuando en el
émbolo menor de 15 cm2 de área se
aplica una fuerza de 200 N.

Como se puede observar, la prensa hidráulica nos da una ganancia de 1333N-200N = 1133N

Ejemplo 4: En una prensa hidráulica sus cilindros tienen radios de 12 y 25 cm respectivamente. Si sobre el émbolo de menor área se ejerce una fuerza
de 28 N ¿qué fuerza ejerce la prensa hidráulica sobre el embolo mayor?

En este caso la prensa nos dará una ganancia de 3402N - 28N = 3374N, lo cual es una ganancia grande.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Si te has dado cuenta, cuando un cuerpo es sumergido en un líquido, éste cuerpo ejerce una
presión vertical ascendente (como si empujara para no ser sumergido), puedes experimentarlo
con una pelota en un estanque, o en la alberca.

Pues bien, el empuje que reciben los cuerpos al ser introducidos en un líquido fue la
investigación que nos aportó el gran genio de la antigua Grecia el gran Arquímedes, además de
ser un hombre destacado también exploró en otros fenómenos tales como las palancas, la
geometría plana y del espacio, y su teoría sobre los números.

En figura 7 podemos ver un claro ejemplo de la resistencia que hará la pelota al ser sumergida,
hará un empuje hacía arriba.

El principio de Arquímedes estipula lo siguiente:

“Todo cuerpo que está sumergido en un fluido, recibe un empuje ascendente igual al peso del
fluido desalojado”

Todo cuerpo en contacto con un líquido en equilibrio experimenta una fuerza vertical llamada
empuje, dirigida de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desplazado, o sea: EMPUJE= PESO DEL LIQUIDO DESPLAZADO

El peso aparente de un cuerpo cuando se encuentra totalmente sumergido en un líquido, es la fuerza resultante dirigida hacia abajo que proviene de la
diferencia entre peso y empuje, ósea: PESO APARENTE=PESO REAL- EMPUJE

En la figura 8, se puede observar como calcular el empuje, conociendo el peso real y el peso aparente, obteniendo la siguiente fórmula:
EMPUJE= PESO REAL- PESO APARENTE

Para el principio de Arquímedes tenemos varios casos, de acuerdo a la magnitud de dos fuerzas que son el peso que lo empuja hacia abajo, y el empuje
del líquido que lo impulsa hacia arriba. Hablando de un cuerpo sumergido.

 Si la densidad del cuerpo es mayor que la del líquido, este descenderá hasta el fondo, ya que su peso es mayor a su empuje (P > E).
 Si la densidad del cuerpo es igual a la del líquido, este quedará suspendido dentro del líquido, ya que su peso es igual a su empuje (P=E).
 Si la densidad del cuerpo es menor a la del líquido, este ascenderá hasta la superficie, ya que su peso es menor a su empuje (P<E).
 En los cuerpos flotantes, el empuje debido a la porción sumergida, es igual al peso del cuerpo. (E=P).

Ejemplo 5: A partir de la gráfica encuentre:

a) El volumen del objeto
b) La densidad del objeto si este tiene una masa de 20gr

Ejemplo 6: Un cuerpo de 20 cm3 de volumen se sumerge en alcohol etílico cuya densidad es 0,78 gr/cm3 ¿qué empuje experimenta?

Calculamos la masa del cuerpo, multiplicando la densidad x el volumen de líquido desalojado:

Despejamos (m) de la fórmula de densidad:

Ahora, tenemos: “Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje hacia arriba, cuyo valor es el peso del volumen del fluido
desalojado por el cuerpo” Calculamos el peso del cuerpo

1. ACTIVIDAD PRACTICA
Desarrolla los siguientes ejercicios

1. ¿Cuál es la presión que soporta un buzo sumergido a 10 metros de profundidad en el mar? Toma la densidad del agua de mar =
1,025 kg/L

2. El piso más alto de un edificio está a 30 m arriba del sótano. Calcula cuánto mayor es la presión de agua en el sótano en
comparación con la presión en el piso más alto.

3. 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.

4. El pistón A, es un círculo de 20 cm de diámetro, y el pistón B es un círculo de 40 cm de diámetro. Si aplicamos sobre el pistón A

una fuerza de 5 N, calculemos qué presión se produce y cuál es la fuerza resultante en el pistón 2.

5. Calcular la fuerza y la presión ejercida en un émbolo, si sabemos que la fuerza resultante es de 42N, el émbolo mayor tiene un
radio de 55 centímetros y el émbolo menor tiene un radio de 22 centímetros.

6. Si se sumerge en Agua un cubo de acero de 0.008 m3 de Volumen, ¿cuál será el Empuje, fuerza ejercida por el Agua?
(Densidad del Agua = 1000 Kg/m3). Explica porque se hunde.

7. Un objeto de 5kg se mete en el agua y se hunde siendo su peso aparente en ella de 30 N, calcula el empuje, su volumen y su
densidad.

2. ACTIVIDAD EVALUATIVA

Analiza la siguiente situación y desarrolla las actividades

1. En algún momento de nuestra vida hemos experimentado que al sumergir
nuestro cuerpo en una piscina algunas partes de este flotan con facilidad,
además, parece que al estar en la piscina podemos levantar a una persona
con mayor facilidad que fuera de ella, esto nos hace parecer más fuertes.

b) ¿Qué principio se manifiesta en la segunda situación? Explica con

tus palabras este fenómeno.
c) Elabora un esquema en el que representes el principio de
flotabilidad cuando estás sumergido en una piscina.

1. AUTOEVALUACIÓN

1. ¿Entendí con claridad el concepto de presión hidrostática?

2. ¿Comprendí la relación de fuerzas en el principio de pascal?
3. ¿comprendí el principio de Arquímedes?
4. ¿Desarrollé los ejercicios propuestos sin dificultad?

Elaboró: Danny Mauricio Mesa

DOCENTE