TRABAJO ENTREGABLE SEM 2 (FISICA)

TRABAJO ENTREGABLE SEMANA 02 FISICA

BY ELIZABETH ARCOS

EN ESTA PRESENTACION SE ESTUDIARAN LOS SIGUIENTES CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN FISICA

• El trabajo y la energía
• La energía cinética y potencial
• El impulso
• la cantidad de movimiento de un objeto
• Sólidos, con forma y volumen definidos
• Los fluidos, como líquidos y gases
• El principio de Arquímedes
• Análisis de fluidos en movimiento
• Comportamiento de líquidos y gases

• Trabajo, energía, impulso y momento
• Hidrostática e hidrodinámica

¿Cómo se define y calcula el trabajo y la energía?

TRABAJO

El trabajo se define como la cantidad de energía transferida a un objeto cuando una fuerza actúa sobre él y lo desplaza a lo largo de una distancia

TRABAJO Y ENERGIA EN FISICA

¿cuáles son las unidades de medida de cada magnitud?

¿En qué tipos de energía se divide la energía mecánica?

El trabajo y la energía son conceptos fundamentales que están estrechamente relacionados

ENERGIA

fórmulas para calcular la energía cinética y la energía potencial

La energía es una propiedad asociada a los objetos y sistemas que les permite realizar trabajo o producir cambios.

¿Cuál es la relación entre trabajo y el cambio de energía?

EJEMPLOS DE APLICACION

CALCULOS DE FLOTACION

RELACION

IMPULSO

La relación entre el impulso, la cantidad de movimiento y la conservación de la energía se establece a través de las leyes de conservación en la física.

El impulso se define como la cantidad de cambio de momento que experimenta un objeto cuando se le aplica una fuerza durante un intervalo de tiempo..

MOVIMIENTO DE FLUIDOS

IMPULSO MOVIMIENTO Y MOMENTO

CARACTERISTICAS

EJEMPLOS PRACTICOS

MOMENTO LINEAL

Conceptos de impulso y momento

ECUACION BERNOULLI

El momento lineal (p) o cantidad de movimiento es una propiedad física de un objeto en movimiento.

FLUIDOS

Desde una perspectiva física, los sólidos y los fluidos tienen propiedades mecánicas distintas.

IMPULSO Y MOVIMIENTO

DIFERENCIAS

TERMINOS RELACIONADOS

En cuanto a la materia, distinguimos entre sólidos, con forma y volumen definidos, y los fluidos, como líquidos y gases, que se adaptan a la forma del contenedor. En este contexto, se destaca el principio de Arquímedes, que explica cómo un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente igual al peso del fluido desplazado, siendo esencial en la explicación de la flotación de los objetos.

eE impulso es igual al cambio en la cantidad de movimiento de un objeto y esta relación nos permite comprender cómo las fuerzas afectan el movimiento de los objetos.

Las diferencias entre los sólidos y los fluidos se basan en sus propiedades mecánicas y en cómo responden a las fuerzas externas.

FLUIDO DE MOVIMIENTOS

ELEMENTOS DE MAQUINAS

EJEMPLOS

FORMULAS

PRINCIPIO DE ARQUIMIDES

Fórmulas para el impulso y la cantidad de movimiento

Sobre la aplicación de los principios de fluidos en movimiento

ESTUDIO DE FLUIDOS

EJEMPLOS

SITUACION PRACTICA

• RESOLUCION DE PROBLEMAS CON EL AAV

• 1.- Un bloque de 2 kg se desplaza sobre una superficie horizontal con una fuerza constante de 10 N aplicada en la dirección del desplazamiento de 5 m. Calcula el trabajo realizado, la energía cinética final del bloque y la energía potencial gravitacional ganada o perdida si el bloque se eleva verticalmente 2 m
• Para calcular el trabajo realizado, podemos usar la fórmula: Trabajo = Fuerza × Desplazamiento × cos(θ)
• En este caso, la fuerza aplicada es de 10 N y el desplazamiento es de 5 m. Como la fuerza y el desplazamiento están en la misma dirección, el ángulo θ entre ellos es de 0 grados, por lo que el cos(θ) es igual a 1.
• Por lo tanto, el trabajo realizado es: Trabajo = 10 N × 5 m × cos(0°) = 50 J
• Ahora, para calcular la energía cinética final del bloque, podemos usar la fórmula: Energía cinética = 1/2 × masa × velocidad^2
• Sabemos que la masa del bloque es de 2 kg. Sin embargo, no se nos proporciona la velocidad del bloque. Por lo tanto, necesitamos más información para calcular la energía cinética final.
• En cuanto a la energía potencial gravitacional ganada o perdida al elevar el bloque verticalmente 2 m, podemos usar la fórmula: Energía potencial gravitacional = masa × gravedad × altura
• La masa del bloque es de 2 kg, la gravedad es de aproximadamente 9.8 m/s^2 y la altura es de 2 m. Sustituyendo estos valores, podemos calcular la energía potencial gravitacional ganada o perdida.

• 2.- Dos patinadores sobre hielo, inicialmente en reposo, se empujan mutuamente. Si uno de ellos tiene una masa de 60 kg y se mueve hacia la derecha a una velocidad de 2ms después del impulso, ¿cuál es la velocidad y dirección del otro patinador cuya masa es de 55 Kg?
• Para resolver este problema, podemos utilizar el principio de conservación del momento lineal. Según este principio, la cantidad total de momento antes y después del impulso debe ser la misma.
• Dado que uno de los patinadores tiene una masa de 60 kg y se mueve hacia la derecha a una velocidad de 2 m/s después del impulso, podemos calcular su momento lineal:
• Momento lineal del primer patinador = masa × velocidad = 60 kg × 2 m/s = 120 kg·m/s hacia la derecha
• Como el sistema está aislado y no hay fuerzas externas actuando sobre él, el momento lineal total antes del impulso es cero, ya que ambos patinadores están inicialmente en reposo.
• Por lo tanto, el momento lineal del segundo patinador debe ser igual en magnitud pero en dirección opuesta para que la suma total sea cero.
• Momento lineal del segundo patinador = -120 kg·m/s hacia la izquierda
• Ahora, podemos calcular la velocidad del segundo patinador dividiendo su momento lineal por su masa:
• Velocidad del segundo patinador = Momento lineal del segundo patinador / masa del segundo patinador Velocidad del segundo patinador = (-120 kg·m/s) / 55 kg ≈ -2.18 m/s hacia la izquierda
• Por lo tanto, la velocidad del segundo patinador es de aproximadamente 2.18 m/s hacia la izquierda.

• 3.- Un cilindro de cobre cuya densidad es de 8700 Kgm3, radio 0.1 m y altura 0.5 m se sumerge en agua con densidad de 1000 Kgm3. Calcula la fuerza de flotación y determina si el cilindro flotará o se hundirá.
• Para calcular la fuerza de flotación, podemos utilizar el principio de Arquímedes, que establece que un objeto sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido desplazado por el objeto.
• Primero, necesitamos calcular el volumen del cilindro de cobre. El volumen de un cilindro se puede calcular utilizando la fórmula:
• Volumen del cilindro = π × radio^2 × altura
• Sustituyendo los valores proporcionados, obtenemos:
• Volumen del cilindro = π × (0.1 m)^2 × 0.5 m ≈ 0.0157 m^3
• Ahora, podemos calcular la masa del agua desplazada por el cilindro utilizando la densidad del agua y el volumen del cilindro:
• Masa del agua desplazada = densidad del agua × volumen del cilindro Masa del agua desplazada = 1000 kg/m^3 × 0.0157 m^3 ≈ 15.7 kg
• Finalmente, podemos calcular la fuerza de flotación utilizando la masa del agua desplazada y la aceleración debido a la gravedad:

Fuerza de flotación = masa del agua desplazada × gravedad Fuerza de flotación = 15.7 kg × 9.8 m/s^2 ≈ 154 N hacia arriba La fuerza de flotación es de aproximadamente 154 N hacia arriba. Como la fuerza de flotación es mayor que el peso del cilindro de cobre (que se calcula multiplicando su masa por la gravedad), el cilindro flotará en el agua.

• 4.- Un objeto de forma irregular con una masa de 800 g se sumerge en un recipiente de agua cuya densidad es 1000 Kgm3. Si la fuerza de flotación es de 5 N, determina el volumen del objeto y su densidad.
• Para determinar el volumen del objeto, podemos utilizar el principio de Arquímedes. Según este principio, la fuerza de flotación experimentada por un objeto sumergido en un fluido es igual al peso del fluido desplazado por el objeto.
• La fuerza de flotación es de 5 N, lo cual es igual al peso del agua desplazada por el objeto. Utilizando la densidad del agua (1000 kg/m^3) y la aceleración debido a la gravedad (9.8 m/s^2), podemos calcular la masa del agua desplazada:
• Masa del agua desplazada = Fuerza de flotación / gravedad Masa del agua desplazada = 5 N / 9.8 m/s^2 ≈ 0.51 kg
• Ahora, podemos utilizar la masa del agua desplazada para calcular el volumen del objeto utilizando la densidad del agua:
• Volumen del objeto = Masa del agua desplazada / densidad del agua Volumen del objeto = 0.51 kg / 1000 kg/m^3 ≈ 0.00051 m^3
• Por lo tanto, el volumen del objeto es de aproximadamente 0.00051 m^3.
• Para determinar la densidad del objeto, podemos utilizar la masa del objeto y el volumen calculado:
• Densidad del objeto = Masa del objeto / Volumen del objeto Densidad del objeto = 800 g / 0.00051 m^3 ≈ 1,568,627.45 kg/m^3
• Por lo tanto, la densidad del objeto es de aproximadamente 1,568,627.45 kg/m^3.

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• 5.- En una tubería de 10 cm de diámetro, el agua fluye a una velocidad de 2 ms. Calcula la velocidad del agua en una tubería más estrecha de 5 cm de diámetro, asumiendo que el caudal se mantiene constante.
• Para resolver este problema, podemos utilizar el principio de conservación del caudal, que establece que el caudal de un fluido se mantiene constante a lo largo de una tubería de flujo continuo.
• El caudal se define como el producto del área de la sección transversal de la tubería y la velocidad del fluido:
• Caudal = Área × Velocidad
• Dado que el caudal se mantiene constante, podemos igualar los caudales en ambas tuberías:

Área1 × Velocidad1 = Área2 × Velocidad2 Sabemos que el diámetro de la primera tubería es de 10 cm, por lo que su radio es de 5 cm (0.05 m). Podemos calcular el área de la sección transversal de la primera tubería utilizando la fórmula del área de un círculo: Área1 = π × radio1^2 Área1 = π × (0.05 m)^2 Ahora, podemos calcular el área de la sección transversal de la segunda tubería, que tiene un diámetro de 5 cm y un radio de 2.5 cm (0.025 m): Área2 = π × radio2^2 Área2 = π × (0.025 m)^2 Sustituyendo las áreas y la velocidad de la primera tubería en la ecuación del caudal constante, podemos resolver para la velocidad de la segunda tubería: Área1 × Velocidad1 = Área2 × Velocidad2 (π × (0.05 m)^2) × 2 m/s = (π × (0.025 m)^2) × Velocidad2 Simplificando la ecuación, podemos cancelar el factor π y resolver para Velocidad2: (0.05 m)^2 × 2 m/s = (0.025 m)^2 × Velocidad2 0.0025 m^2/s = 0.000625 m^2 × Velocidad2 Velocidad2 = 0.0025 m^2/s / 0.000625 m^2 Velocidad2 ≈ 4 m/s Por lo tanto, la velocidad del agua en la tubería más estrecha de 5 cm de diámetro sería de aproximadamente 4 m/s.

EVIDENCIAS DE USO CON EL AAV

EVIDENCIAS DE USO CON EL AAV

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REFERENCIAS APAS

AA, V. (2024). Investiga sobre el concepto de trabajo y energía en Física. Recuperado el 24 de enero de 2024 de https://aula03.utel.edu.mx/mod/forum/discuss.php?d=14050 AA, V. (2024). Investiga el concepto de impulso y momento lineal también llamado cantidad de movimiento. Recuperado el 24 de enero de 2024 de https://aula03.utel.edu.mx/mod/forum/discuss.php?d=14050 AA, V. (2024). Investiga las propiedades mecánicas de sólidos y fluidos desde una perspectiva física. Recuperado el 24 de enero de 2024 de https://aula03.utel.edu.mx/mod/forum/discuss.php?d=14050 AA, V. (2024). Investiga y explica el principio de Arquímedes. Recuperado el 24 de enero de 2024 de https://aula03.utel.edu.mx/mod/forum/discuss.php?d=14050 AA, V. (2024). Investiga sobre el movimiento de fluidos y sus características. Recuperado el 24 de enero de 2024 de https://aula03.utel.edu.mx/mod/forum/discuss.php?d=14050

IMPULSO

El impulso y el momento lineal son conceptos importantes en la física que están relacionados con el movimiento de los objetos.El impulso, que representa el cambio en la cantidad de movimiento de un objeto, y su medida es el momento. La conservación de este último es esencial en ciertos contextos físicos.

El trabajo se define en física como la cantidad de energía transferida a un objeto cuando una fuerza actúa sobre él y lo desplaza a lo largo de una distancia. Matemáticamente, el trabajo se calcula multiplicando la magnitud de la fuerza aplicada por la distancia en la dirección de la fuerza.

La fórmula general para calcular el trabajo es: Trabajo (W) = F * d * cos(θ)Donde F es la magnitud de la fuerza aplicada, d es la distancia recorrida y θ es el ángulo entre la dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento.

Las unidades de medida para cada magnitud son las siguientes:

Trabajo (W): La unidad de medida del trabajo en el Sistema Internacional es el joule (J). Otras unidades comunes incluyen el ergio (erg) y la caloría (cal).Energía cinética (Ek): La unidad de medida de la energía cinética en el Sistema Internacional también es el joule (J). Energía potencial (Ep): La unidad de medida de la energía potencial en el Sistema Internacional es también el joule (J).

• Es importante utilizar las unidades adecuadas al realizar cálculos y mediciones en física, ya que esto garantiza la consistencia y precisión de los resultados.

La energía mecánica se divide en dos tipos principales: la energía cinética y la energía potencial. Estos son los dos tipos principales de energía mecánica. Cada uno de ellos desempeña un papel importante en el estudio de la física y en la comprensión del comportamiento de los objetos en movimiento.

TIPOS DE ENERGIAS MECANICAS

• Energía cinética
• Energía potencial
• Energía potencial gravitatoria
• Energía potencial elástica

Energía cinética: Es la energía asociada al movimiento de un objeto. Depende de la masa del objeto y de su velocidad. Cuanto mayor sea la masa y la velocidad de un objeto, mayor será su energía cinética. La fórmula para calcular la energía cinética es Ek = 1/2 * m * v^2, donde m es la masa del objeto y v es su velocidad.Energía potencial: Es la energía asociada a la posición o condición de un objeto en un campo de fuerza. Se puede dividir en diferentes tipos de energía potencial, como la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica.

FORMULAS

Energía cinética (Ek): La fórmula para calcular la energía cinética es: Ek = 1/2 * m * v^2 Donde Ek es la energía cinética, m es la masa del objeto y v es su velocidad.Energía potencial gravitatoria (Ep): La fórmula para calcular la energía potencial gravitatoria es: Ep = m * g * h Donde Ep es la energía potencial gravitatoria, m es la masa del objeto, g es la aceleración debido a la gravedad y h es la altura del objeto. Energía potencial elástica (Ep): La fórmula para calcular la energía potencial elástica es: Ep = 1/2 * k * x^2 Donde Ep es la energía potencial elástica, k es la constante elástica del objeto y x es la deformación del objeto.

Desde el punto de vista de la física, existe una relación fundamental entre el trabajo realizado sobre un objeto y el cambio de energía que experimenta dicho objeto. Esta relación se conoce como el Teorema del Trabajo y la Energía. El Teorema del Trabajo y la Energía establece que el trabajo realizado sobre un objeto es igual al cambio de energía que experimenta dicho objeto. Es decir, el trabajo realizado sobre un objeto es responsable de cambiar su energía.Si el trabajo realizado sobre un objeto es positivo, significa que se está transfiriendo energía al objeto, lo que resulta en un aumento de su energía total. Por otro lado, si el trabajo realizado es negativo, significa que se está extrayendo energía del objeto, lo que resulta en una disminución de su energía total.

Ejemplos de aplicación del Teorema del Trabajo y la Energía en la vida cotidiana y la industria:

• Cuando utilizamos un elevador, el trabajo realizado por la fuerza que levanta el elevador es igual al cambio de energía potencial experimentado por el objeto (el elevador) y los pasajeros. El trabajo positivo realizado por la fuerza del elevador aumenta la energía potencial del sistema.
• Cuando aplicamos los frenos de un vehículo, la fuerza de fricción realiza un trabajo negativo sobre el vehículo, lo que resulta en una disminución de su energía cinética. El trabajo negativo realizado por la fuerza de frenado reduce la energía cinética del vehículo, lo que permite detenerlo.
• En la industria, el Teorema del Trabajo y la Energía se aplica en la generación de electricidad. Por ejemplo, en una central hidroeléctrica, el agua en movimiento realiza trabajo sobre las turbinas, lo que genera energía mecánica. Esta energía mecánica se convierte en energía eléctrica a través de un generador.

IMPULSO

Matemáticamente, el impulso (J) se calcula multiplicando la fuerza (F) aplicada sobre el objeto por el tiempo (Δt) durante el cual actúa dicha fuerza. Por lo tanto, la fórmula del impulso es: J = F * ΔtEl impulso se expresa en unidades de newton-segundo (N·s) en el Sistema Internacional (SI). El impulso es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene magnitud y dirección.

Momento lineal o cantidad de movimiento

Se define como el producto de la masa (m) del objeto por su velocidad (v). Matemáticamente, se expresa de la siguiente manera: p = m * vEl momento lineal también es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene magnitud y dirección. Su unidad en el SI es el kilogramo-metro por segundo (kg·m/s). El principio fundamental del momento lineal es que la suma de los momentos lineales de todos los objetos en un sistema aislado se conserva, siempre y cuando no haya fuerzas externas actuando sobre el sistema. Esto se conoce como la ley de conservación del momento lineal.

¿Cómo se relaciona el impulso con la cantidad de movimiento?

El impulso y la cantidad de movimiento están estrechamente relacionados. De hecho, el impulso es igual al cambio en la cantidad de movimiento de un objeto. Esta relación se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera: Impulso (J) = Cambio en la cantidad de movimiento (Δp) El impulso se calcula multiplicando la fuerza aplicada sobre un objeto por el intervalo de tiempo durante el cual actúa dicha fuerza. Por otro lado, la cantidad de movimiento (momento lineal) se calcula multiplicando la masa del objeto por su velocidad. Cuando una fuerza actúa sobre un objeto durante un intervalo de tiempo, se produce un cambio en la cantidad de movimiento del objeto. Este cambio en la cantidad de movimiento es igual al impulso aplicado al objeto

Impulso (J): El impulso se calcula multiplicando la fuerza (F) aplicada sobre un objeto por el intervalo de tiempo (Δt) durante el cual actúa dicha fuerza. La fórmula del impulso es:J = F * ΔtDonde: J es el impulso en newton-segundo (N·s). F es la fuerza aplicada en newtons (N). Δt es el intervalo de tiempo en segundos (s). Cantidad de movimiento o momento lineal (p): La cantidad de movimiento se calcula multiplicando la masa (m) del objeto por su velocidad (v). La fórmula de la cantidad de movimiento es: p = m * v Donde: p es la cantidad de movimiento o momento lineal en kilogramo-metro por segundo (kg·m/s). m es la masa del objeto en kilogramos (kg). v es la velocidad del objeto en metros por segundo (m/s).

La conservación de la energía es un principio fundamental que establece que la energía total de un sistema aislado se mantiene constante a lo largo del tiempo, siempre y cuando no haya fuerzas externas realizando trabajo sobre el sistema.Cuando se aplica una fuerza sobre un objeto y se produce un cambio en su cantidad de movimiento, también se produce un cambio en su energía cinética. La energía cinética está relacionada con la cantidad de movimiento a través de la siguiente fórmula: Energía cinética (K) = 1/2 * m * v^2 Donde m es la masa del objeto y v es su velocidad. Si no hay fuerzas externas realizando trabajo sobre el sistema, el cambio en la energía cinética del objeto será igual al trabajo realizado por la fuerza aplicada. Esto se puede expresar como:Trabajo (W) = ΔK El trabajo realizado por una fuerza se relaciona con el impulso a través de la siguiente fórmula: Trabajo (W) = F * d * cos(θ) Donde F es la fuerza aplicada, d es la distancia sobre la cual se aplica la fuerza y θ es el ángulo entre la dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento. Además, la cantidad de movimiento también se relaciona con la energía cinética a través de la siguiente fórmula: Cantidad de movimiento (p) = m * v = √(2 * m * K) Estas relaciones nos permiten comprender cómo el impulso, la cantidad de movimiento y la energía cinética están interconectados y cómo se conserva la energía en un sistema aislado

IMPULSO Y MOVIMIENTO

Ejemplo de momento en un objeto en movimiento: Imagina que tienes un automóvil en movimiento. El momento del automóvil está determinado por su masa y su velocidad. Si duplicas la masa del automóvil, su momento también se duplicará, siempre y cuando su velocidad se mantenga constante. Del mismo modo, si duplicas la velocidad del automóvil, su momento se duplicará, siempre y cuando su masa se mantenga constante. Esto demuestra cómo el momento depende tanto de la masa como de la velocidad de un objeto en movimiento.

EJEMPLOS PRACTICOS

Ejemplo de impulso en un choque de billar: Imagina que estás jugando al billar y golpeas una bola con el taco. Cuando golpeas la bola, aplicas una fuerza sobre ella durante un corto intervalo de tiempo. Esta fuerza provoca un cambio en la cantidad de movimiento de la bola, es decir, la bola se mueve con una nueva velocidad y dirección. El impulso que aplicas al golpear la bola es igual al cambio en su cantidad de movimiento.Ejemplo de impulso en un lanzamiento de pelota: Supongamos que lanzas una pelota hacia arriba. Al aplicar una fuerza hacia arriba sobre la pelota durante un intervalo de tiempo, le das un impulso hacia arriba. A medida que la pelota se eleva, su velocidad disminuye debido a la fuerza de la gravedad. Cuando la pelota alcanza su punto más alto, su velocidad se reduce a cero y luego comienza a caer. Durante todo este proceso, el impulso aplicado inicialmente se mantiene constante, pero la dirección de la cantidad de movimiento cambia.

Propiedades mecánicas de los sólidos:

Elasticidad: Los sólidos tienen la capacidad de deformarse bajo la acción de una fuerza externa y luego recuperar su forma original una vez que se retira la fuerza. Esta propiedad se conoce como elasticidad. La elasticidad de un sólido se describe mediante la ley de Hooke, que establece que la deformación es directamente proporcional a la fuerza aplicada.Resistencia: Los sólidos tienen la capacidad de resistir fuerzas externas sin deformarse permanentemente o romperse. La resistencia de un sólido depende de su estructura interna y de las fuerzas de enlace entre sus partículas. Materiales como el acero y el hormigón son conocidos por su alta resistencia. Dureza: La dureza es la resistencia de un sólido a ser rayado, cortado o penetrado por otro objeto. La dureza depende de la estructura cristalina y de la fuerza de enlace entre las partículas del sólido. Por ejemplo, el diamante es conocido por ser uno de los materiales más duros.

Propiedades mecánicas de los fluidos:

• La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir
• Los fluidos son compresibles, lo que significa que pueden reducir su volumen bajo la acción de una fuerza externa.
• Los fluidos ejercen presión en todas las direcciones. La presión en un fluido se define como la fuerza por unidad de área.

SOLIDOS Y FLUIDOS

Forma y volumen: Los sólidos tienen una forma y un volumen definidos, lo que significa que mantienen su forma y tamaño específicos, incluso cuando se les aplica una fuerza externa. Por otro lado, los fluidos no tienen una forma definida y toman la forma del recipiente que los contiene. Además, los fluidos pueden cambiar de volumen fácilmente al ser comprimidos o expandirse.Deformación: Los sólidos pueden deformarse bajo la acción de una fuerza externa, pero tienden a recuperar su forma original una vez que se retira la fuerza. En cambio, los fluidos se deforman continuamente bajo la acción de una fuerza externa y no recuperan su forma original. Esto se debe a que las partículas en un fluido pueden moverse libremente y reorganizarse. Viscosidad: Los sólidos no tienen viscosidad, mientras que los fluidos sí. La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir y está relacionada con la fricción interna entre las partículas del fluido. Los sólidos no experimentan este tipo de resistencia al flujo.

El principio de Arquímedes establece que cuando un cuerpo está sumergido total o parcialmente en un fluido, experimenta una fuerza hacia arriba llamada empuje, que es igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo. En otras palabras, el empuje es igual al peso del volumen de fluido que ocupa el cuerpo sumergido.Este principio se puede expresar matemáticamente mediante la siguiente fórmula: Empuje = Peso del fluido desalojado Donde el empuje se mide en newtons (N) o libras (lb), y el peso del fluido desalojado se mide en kilogramos (kg) o libras (lb). El principio de Arquímedes tiene varias aplicaciones prácticas. Por ejemplo, explica por qué los objetos flotan en el agua. Cuando un objeto es menos denso que el agua, desplaza una cantidad de agua igual a su propio peso, lo que genera un empuje hacia arriba que contrarresta su peso y lo mantiene flotando. Por otro lado, si un objeto es más denso que el agua, su peso es mayor que el empuje y se hundirá.

• El principio de Arquímedes establece que cuando un cuerpo está sumergido total o parcialmente en un fluido, experimenta una fuerza hacia arriba llamada empuje, que es igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo. En otras palabras, el empuje es igual al peso del volumen de fluido que ocupa el cuerpo sumergido.

El principio de Arquímedes tiene varias aplicaciones importantes en el estudio de los fluidos. Algunas de estas aplicaciones incluyen: Flotación: El principio de Arquímedes explica por qué los objetos flotan en los fluidos. Permite determinar si un objeto flotará o se hundirá en un fluido en función de su densidad. Si la densidad del objeto es menor que la del fluido, experimentará un empuje hacia arriba mayor que su peso y flotará. Si la densidad del objeto es mayor que la del fluido, experimentará un empuje hacia arriba menor que su peso y se hundirá. Buoyancy: El principio de Arquímedes también se aplica en el diseño y funcionamiento de los dispositivos de flotación, como los barcos y los submarinos. Estos objetos están diseñados de tal manera que su forma y volumen les permiten desplazar una cantidad de fluido igual a su propio peso, lo que les proporciona la flotabilidad necesaria para mantenerse en la superficie o sumergirse a diferentes profundidades. Mediciones de densidad: El principio de Arquímedes se utiliza para determinar la densidad de los objetos sumergiéndolos en un fluido y midiendo el empuje que experimentan. Al conocer el peso del objeto y el volumen del fluido desalojado, se puede calcular su densidad utilizando la fórmula de densidad = masa/volumen.

El principio de Arquímedes se manifiesta en numerosos aspectos de la vida cotidiana y la industria

Flotación de barcos: El principio de Arquímedes es fundamental en la flotación de barcos. Los barcos están diseñados de manera que su forma y volumen les permiten desplazar una cantidad de agua igual a su propio peso. Esto genera un empuje hacia arriba que contrarresta su peso y les permite flotar en el agua. Globos aerostáticos: Los globos aerostáticos funcionan gracias al principio de Arquímedes. El aire caliente dentro del globo es menos denso que el aire frío circundante, lo que genera un empuje hacia arriba mayor que el peso del globo y sus ocupantes. Esto hace que el globo se eleve en el aire Flotadores de pesca: Los flotadores utilizados en la pesca también se basan en el principio de Arquímedes. Estos flotadores están diseñados para ser menos densos que el agua, lo que les permite flotar en la superficie. Al estar conectados a la línea de pesca, indican cuando un pez está mordiendo el anzuelo. Industria naval: En la industria naval, el principio de Arquímedes se aplica en el diseño y construcción de submarinos. Estos submarinos están diseñados para controlar su flotabilidad mediante tanques de lastre que se llenan o vacían de agua. Al ajustar la cantidad de agua en los tanques, se puede controlar el empuje y la profundidad a la que se sumerge el submarino.

Los cálculos relacionados con la fuerza de flotación se basan en el principio de Arquímedes y permiten determinar la magnitud de la fuerza de flotación experimentada por un objeto sumergido en un fluido. Aquí te presento los cálculos principales:

• Cálculo del volumen del fluido desalojado: Para calcular la fuerza de flotación, primero debemos determinar el volumen del fluido desalojado por el objeto sumergido. Esto se puede hacer utilizando la geometría del objeto y las dimensiones relevantes. Por ejemplo, si el objeto es una esfera, el volumen desalojado se puede calcular utilizando la fórmula del volumen de una esfera: V = (4/3)πr³, donde r es el radio de la esfera.
• Cálculo del peso del fluido desalojado: Una vez que tenemos el volumen del fluido desalojado, podemos calcular su peso utilizando la densidad del fluido. El peso del fluido desalojado se calcula multiplicando el volumen por la densidad del fluido. Por ejemplo, si el fluido es agua y su densidad es de 1000 kg/m³, el peso del fluido desalojado será igual a Volumen x Densidad.

Viscosidad: La viscosidad es una propiedad de los fluidos que determina su resistencia al flujo. Los fluidos viscosos, como el aceite o la miel, tienen una viscosidad alta y fluyen lentamente, mientras que los fluidos menos viscosos, como el agua, tienen una viscosidad baja y fluyen más fácilmente. Flujo laminar y turbulento: El flujo de un fluido puede ser laminar o turbulento. En el flujo laminar, las partículas del fluido se mueven en capas ordenadas y siguen trayectorias suaves. En el flujo turbulento, las partículas se mueven de manera caótica y se forman remolinos y vórtices. El tipo de flujo depende de la velocidad del fluido y de las características del sistema. Ecuación de Bernoulli: La ecuación de Bernoulli es una importante relación en la mecánica de fluidos que describe la conservación de la energía en un fluido en movimiento. Esta ecuación establece que la presión de un fluido disminuye cuando su velocidad aumenta y viceversa. También relaciona la presión, la velocidad y la altura del fluido en un sistema. Ley de Pascal: La ley de Pascal establece que un cambio en la presión aplicada a un fluido se transmite de manera uniforme en todas las direcciones. Esto significa que si se aplica una presión en un punto de un fluido confinado, esa presión se transmitirá a todos los puntos del fluido sin cambios en su magnitud

La ecuación de Bernoulli es una importante relación en la mecánica de fluidos que describe la conservación de la energía en un fluido en movimiento. Esta ecuación establece una relación entre la presión, la velocidad y la altura de un fluido en un sistema. La ecuación de Bernoulli se expresa de la siguiente manera: P + 1/2 ρv^2 + ρgh = constanteDonde: P es la presión del fluido en un punto dado. ρ es la densidad del fluido. v es la velocidad del fluido en ese punto. g es la aceleración debido a la gravedad. h es la altura del fluido por encima de un nivel de referencia.

En la ecuación de Bernoulli, los términos relacionados con la energía cinética, la energía potencial y el trabajo del fluido son los siguientes: Energía cinética: El término 1/2 ρv^2 en la ecuación de Bernoulli representa la energía cinética del fluido. Aquí, ρ es la densidad del fluido y v es la velocidad del fluido en ese punto. Este término representa la energía asociada al movimiento del fluido. Energía potencial: El término ρgh en la ecuación de Bernoulli representa la energía potencial del fluido. Aquí, ρ es la densidad del fluido, g es la aceleración debido a la gravedad y h es la altura del fluido por encima de un nivel de referencia. Este término representa la energía asociada a la posición o altura del fluido.

La ecuación de Bernoulli tiene una amplia aplicación en el estudio de fluidos en movimiento, como en tuberías o ríos. Permite analizar y comprender el comportamiento de los fluidos en diferentes situaciones y sistemas. En el caso de las tuberías, la ecuación de Bernoulli se utiliza para estudiar el flujo de fluidos a través de ellas. Permite determinar cómo varían la presión, la velocidad y la altura del fluido a medida que fluye a lo largo de la tubería. Esto es especialmente útil para el diseño y la optimización de sistemas de tuberías, como los sistemas de distribución de agua o los sistemas de transporte de fluidos en la industria. En el caso de los ríos, la ecuación de Bernoulli también puede ser aplicada para analizar el flujo de agua. Permite estudiar cómo varían la presión, la velocidad y la altura del agua a medida que fluye a lo largo del río. Esto es importante para comprender la dinámica de los ríos, la erosión de las orillas y la formación de remolinos y rápidos.

Los fluidos en movimiento pueden tener un impacto significativo en los elementos de máquinas y dispositivos, especialmente aquellos que están diseñados para interactuar con los fluidos. Aquí hay algunos ejemplos de cómo los fluidos en movimiento pueden afectar estos elementos: Fuerzas y cargas: Los fluidos en movimiento pueden generar fuerzas y cargas sobre los elementos de máquinas y dispositivos. Por ejemplo, en una turbina hidráulica, el flujo de agua en movimiento genera una fuerza que hace girar la turbina y genera energía. Estas fuerzas y cargas deben ser consideradas en el diseño y dimensionamiento de los elementos para garantizar su resistencia y durabilidad. Desgaste y corrosión: El flujo de fluidos en movimiento puede causar desgaste y corrosión en los elementos de máquinas y dispositivos. La fricción y la erosión causadas por el flujo pueden desgastar las superficies de los componentes, lo que puede afectar su funcionamiento y vida útil. Además, la presencia de ciertos fluidos corrosivos puede acelerar la corrosión de los materiales, lo que también puede comprometer la integridad de los elementos.

Vibraciones y resonancia: El flujo de fluidos en movimiento puede generar vibraciones en los elementos de máquinas y dispositivos. Estas vibraciones pueden ser causadas por la interacción entre el flujo y las estructuras, y pueden afectar negativamente el rendimiento y la estabilidad de los elementos. Además, en ciertas condiciones, el flujo de fluidos puede inducir resonancia en los elementos, lo que puede llevar a fallas catastróficas si no se tienen en cuenta adecuadamente.

Diseño de alas de avión: Los principios de fluidos en movimiento, como la ecuación de Bernoulli, se aplican en el diseño de las alas de los aviones. La forma curva del ala y la diferencia de presión entre la parte superior e inferior del ala permiten generar sustentación, lo que permite que el avión se mantenga en el aire. Turbinas hidroeléctricas: En las centrales hidroeléctricas, el flujo de agua en movimiento se utiliza para hacer girar las turbinas y generar electricidad. El diseño de las turbinas y la forma en que se canaliza el agua se basa en los principios de fluidos en movimiento para maximizar la eficiencia de la generación de energía. Diseño de tuberías y sistemas de distribución de agua: Los principios de fluidos en movimiento se aplican en el diseño de tuberías y sistemas de distribución de agua para garantizar un flujo adecuado y eficiente. Se consideran factores como la pérdida de presión, la velocidad del flujo y la resistencia al flujo para dimensionar las tuberías y garantizar un suministro de agua adecuado