Mecanica de fluidos. Mediciones de presión

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(boyante). Si tenemos un objeto y lo sumergimos en agua y podemos observar que una parte del objeto se encuentra sobre la superficie y otra dentro de fluido, notaremos que ahí actúa una fuerza de flotación o boyante, ya que esta parte está en equilibrio, entonces debe haber una fuerza hacia arriba que equilibre la fuerza gravitacional hacia abajo sobre el objeto. Esta fuerza hacia arriba es la fuerza de flotación y su magnitud es igual al peso del agua en cuanto al volumen de la parte del objeto que está sumergido. La fuerza de flotación es la fuerza que resulta sobre el objeto debido a todas las fuerzas aplicadas por el fluido que rodean el objeto.

En consecuencia, la magnitud de la fuerza de flotación sobre un objeto siempre es igual al peso del fluido desplazado por el objeto. Este enunciado se conoce como principio de Arquímedes.

Cuando tenemos un cubo la presión (Pfondo )en el fondo del cubo es mayor que la presión (Psup)en la parte superior por una cantidad Pfluidogh, donde h es la altura del cubo y Pfluido es la densidad del fluido. La presión en el fondo del cubo causa una fuerza hacia arriba igual a PfondoA, donde A es el área de la cara inferior. La presión en la parte superior del cubo causa una fuerza hacia abajo igual a PsupA. La resultante de estas dos fuerzas es la fuerza de flotación B con magnitud

donde V=Ah es el volumen del fluido desplazado por el cubo. Ya que el producto fluidoV

es igual a la masa de fluido desplazado por el objeto, B = Mg. Donde Mg es el peso del fluido desplazado por el cubo.

Existen dos situaciones comunes: un objeto totalmente sumergido y un objeto que flota (parcialmente sumergido).

Caso 1: Objeto totalmente sumergido.

Cuando un objeto está totalmente sumergido en un fluido de densidad Pfluido, la magnitud de la fuerza de flotación hacia arriba es B = PfluidogV = PfluidogVobj donde Vobj es el volumen del objeto. Si el objeto tiene una masa M y densidad Pobj, su peso es igual a Fg = Mg = PobjgVobj y la fuerza neta sobre el objeto es B – Fg = (Pfluido - Pobj)gVobj.

En consecuencia, si la densidad del objeto es menor que la densidad del fluido, la fuerza gravitacional hacia abajo es menor que la fuerza de flotación y el objeto sin apoyo acelera hacia arriba.

Si la densidad del objeto es mayor que la densidad del fluido, la fuerza de flotación hacia arriba es menor que la fuerza gravitacional hacia abajo y el objeto sin apoyo se hunde.

Si la densidad del objeto sumergido es igual a la densidad del fluido, la fuerza neta sobre el objeto es cero y el objeto permanece en equilibrio.

Por lo tanto, la dirección de movimiento de un objeto sumergido en un fluido está determinada por las densidades del objeto y el fluido.

Caso 2: Objeto que flota.

Ahora considere un objeto de volumen Vobj y densidad Pobj < Pfluido en equilibrio estático que flota en la superficie de un fluido, es decir, un objeto que solo está parcialmente sumergido. En este caso, la fuerza de flotación hacia arriba se equilibra mediante la fuerza gravitacional hacia abajo que actua en el objeto. Si Vfluido es el volumen del fluido desplazado por el objeto (este volumen es el mismo que el volumen de dicha parte del objeto bajo la superficie del fluido), la fuerza de flotación tiene una magnitud B=PfluidogVfluido. Ya que el peso del objeto es Fg = Mg = PobjgVobj y ya que Fg = B

se ve que PfluidogVfluido = PobjgVobj, o

Esta ecuación demuestra que la fracción del volumen de un objeto en flotación que está debajo de la superficie del fluido es igual a la relación de la densidad del objeto a la del fluido.

Conclusiones

 La presión barométrica es aquella la que nos ayuda a saber la presión que ejerce la tierra en el espacio, también existen varios tipos de presiones que nos sirven para distintas actividades e investigaciones en ingeniería.

 En cuanto al principio Arquímedes es algo de suma importancia ya que eso nos explica por qué las cosas flotan o se hunden en el agua o en cualquier otro fluido, o porque algunas cosas pesan menos en el agua, son cosas muy simples pero su explicación nos deja una amplia comprensión en la física.

 Que un objeto se hunda o flote depende únicamente de la densidad del objeto y de la del fluido, ya que si la densidad del objeto es menor que la del fluido este flotara y si es mayor se