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INSTITUTO TABANCURA
DEPTO. DE CIENCIAS NATURALES
ASIGNATURA DE FISICA
GUIA DE AUTOAPRENDIZAJE: PRESIÓN
ANALIZA EL CONCEPTO DE PRESIÓN.
1. En las siguientes situaciones reales interviene el concepto de presión.
a. Todos los objetos punzantes como alfileres, clavos, etc., se caracterizan por
tener punta. ¿Qué fin se persigue con esto?
b. Los objetos afilados, fabricados para cortar como cuchillos, navajas, tijeras,
etc., se caracterizan porque a mayor filo son más eficientes ¿Cómo
explicarías este hecho?
c. Los zapatos de futbol tienen estoperoles que permiten una mayor
estabilidad del jugador. Explica físicamente este hecho.
d. Un pasajero del Metro es pisado por una señora de 80 Kg., quién usa
zapatos bajitos, mientras que otro es pisado con el tacón de una señora
delgada de sólo 45 Kg. que usa zapatos de taco alto ¿Cuál de los dos
sentirá mayor dolor?
e. Si se desea atravesar un extenso barrial ¿Qué sería preferible; usar zapatos
anchos o angostos?
f. Los zapatos que se usan para caminar sobre la nieve son muy anchos y
tienen forma de raqueta ¿Qué razón tiene esta forma?
g. Los tanques de guerra tienen en sus ruedas una coraza metálica en forma
de banda ¿Cómo justificas este uso?
h. Si se desea atravesar un río que está congelado, ¿Cuál sería la mejor forma
de hacerlo para evitar una ruptura del hielo?
RESUELVE.
2. Resuelve los siguientes problemas:
a. Un bloque de acero con forma de paralelepípedo tiene las siguientes
dimensiones: 2 cm de largo, 1,5 cm de ancho y 1 cm de alto. Calcular la
presión que ejerce el bloque de acero sobre la superficie en la cual se
apoya, cuando se coloca sobre cada una de sus caras.
b. Un cubo de madera de densidad 0,65 g/cm3, ejerce una presión de 1300
N/m2 sobre la superficie en la cual se apoya. Calcula la arista del cubo.
c. Una piscina de 25 m de largo, 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.
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PRESION HIDROSTATICA.
Si un recipiente contiene líquido en equilibrio (en reposo), todos los puntos del
interior están sometidos a una presión cuyo valor depende de la profundidad a la cual se
encuentre.
Tomemos un recipiente lleno de agua, en el cual consideramos un pequeño
cilindro, de altura Δh y área A
La cara superior del cilindro soporta una presión, debida al peso de la columna de
agua
que se encuentra encima.
Luego, la presión será:
P1 = F
A
P1 = m1 · g
A
P1 = d · V · g
A
donde V es el volumen de la columna de agua en la parte superior.
La cara inferior del cilindro soporta una presión adicional debido al peso del cilindro
considerado.
Luego, la presión será:
P2 = P1 + d · Vc · g
A
donde Vc es el volumen del cilindro considerado.
Pero como:
Vc = A · Δh
Entonces tenemos:
P2 = P1 + d · g · A · Δh
A
P2 = P1 + d · g · Δh
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De donde queda:
P2 – P1 = d · g · Δh
Este resultado se conoce como Principio fundamental de la hidrostática y
establece lo siguiente:
La diferencia de presión entre dos puntos de un líquido en equilibrio es
proporcional a la densidad del líquido y a la diferencia de alturas.
Si el punto 1 se considera en la superficie del líquido, la presión en el punto 2 está
determinada por la profundidad a la cual se encuentre.
El Principio Fundamental de la hidrostática explica el por qué la superficie libre de
un líquido es horizontal y en los vasos comunicantes, el por qué el líquido alcanza en todos
el mismo nivel, sin importar la forma del recipiente que lo contenga.
ANALIZA EL SIGUIENTE PROBLEMA.
Calcular la presión hidrostática que experimenta un buzo, que está sumergido 20 m
bajo el nivel del mar, si la densidad del agua de mar es 1,03 g/cm3.
SOLUCIÓN:
DATOS: P = X
d = 1, 03 g/cm3 = 1.030 Kg/m3
g = 9, 80 m/s2
h = 20 m
Se utiliza la siguiente ecuación:
P = d · g · Δh
Reemplazamos los datos:
P = (1.030 Kg/m3) (9,80 m/s2) (20 m)
Multiplicamos todas las cifras:
P = 201.880
Y agregamos las unidades:
P = 201.880 N/m3
OBSERVACIÓN.
Recuerda que:
1 N (Newton) = 1 Kg · 1 m2/ 1 s2
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RESUELVE.
1.- Calcular la presión hidrostática que experimenta un buzo, que está sumergido 35 m
bajo el nivel del mar, si la densidad del agua de mar es 1,03 g/cm3.
2.- Calcular la presión hidrostática que experimenta un buzo, que está sumergido 55 m
bajo el nivel del mar, si la densidad del agua de mar es 1,03 g/cm3.
3.- Calcular la presión hidrostática que experimenta un buzo, que está sumergido 75 m
bajo el nivel del mar, si la densidad del agua de mar es 1,03 g/cm3.
4.- Calcular la presión hidrostática que experimenta un buzo, que está sumergido 95 m
bajo el nivel del mar, si la densidad del agua de mar es 1,03 g/cm3.
5.- Calcular la presión hidrostática que experimenta un buzo, que está sumergido 105 m
bajo el nivel del mar, si la densidad del agua de mar es 1,03 g/cm3.
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