Conceptos Clave de Fluidos y Presión en Física

Unidades de Presión

• Pascal (Pa): N/m²
• Hectopascal (hPa): 1 hPa = 100 Pa
• Milímetros de Mercurio (mmHg): 760 mmHg ≈ 101293 Pa (Valor aproximado de la presión atmosférica estándar)
• Atmósfera (atm): 1 atm = 760 mmHg
• Milibar (mbar): 1 mbar = 100 Pa

Fórmulas Clave

Presión

• Presión general: P = F/S
• Presión hidrostática: P = ρgh (donde ρ es densidad, g gravedad, h altura)
• Diferencia de presión: ΔP = ρgΔh
• Altura de columna de fluido: h = (P₁ - P₂)/(ρg)

Empuje (Principio de Arquímedes)

• Empuje: E = P_real - P_aparente
• Peso aparente: P_aparente = P - E
• Empuje (fórmula): E = ρ_fluidoVg (donde ρ_fluido es densidad del fluido, V volumen sumergido, g gravedad)
• En flotación: P = E
• Fuerza resultante: F_resultante = P - E

Prensa Hidráulica (Principio de Pascal)

• Principio: P₁ = P₂
• Relación de fuerzas y áreas: F₁/S₁ = F₂/S₂
• Relación de fuerzas y áreas (alternativa): F₁/F₂ = S₁/S₂

Densidad

• Densidad: ρ = m/V (donde m es masa, V volumen)

Volúmenes y Áreas (Notas)

• Volumen de esfera: V = 4/3πr³
• Circunferencia de círculo: C = 2πr (Nota: Esto es circunferencia, no volumen ni área)
• Volumen de cubo: V = l³
• Fórmula listada (parece área de trapecio, no volumen de cilindro): [B+b]h/2 (Nota: La fórmula para el volumen de un cilindro es V = πr²h o V = ÁreaBase * h)

Principios Físicos Fundamentales

Principio de Arquímedes

Todo cuerpo sumergido en un fluido (líquido o gas) experimenta una fuerza vertical y hacia arriba (empuje) igual al peso del fluido desalojado.

Principio de Pascal y la Prensa Hidráulica

El principio de Pascal establece que:

La presión ejercida sobre un fluido incompresible y 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.

La Prensa Hidráulica es una máquina que permite amplificar la intensidad de las fuerzas. Consiste en dos cilindros con distinta sección comunicados entre sí. Cuando sobre el émbolo de menor sección, S₁, se aplica una fuerza F₁, la presión P₁ que se origina en el líquido en contacto con él se transmite por todo el líquido. Por el principio de Pascal, esta presión será igual a la presión P₂ que ejerce el fluido en la sección 2.

Experimento de Torricelli

Torricelli llenó de mercurio un tubo de 1 metro de largo y lo invirtió sobre una cubeta llena de mercurio. De inmediato, la columna de mercurio bajó varios centímetros, permaneciendo estática a unos 76 cm (760 mm) de altura. Esto ocurre porque la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del mercurio en la cubeta equilibra la presión ejercida por la columna de mercurio en el tubo.

Condiciones de Flotación (Principio de Arquímedes)

• Si P > E (Peso > Empuje): El cuerpo se hunde (Densidad del cuerpo > Densidad del fluido).
• Si P = E (Peso = Empuje): El cuerpo se mantiene en equilibrio en el interior o flotando (Densidad del cuerpo = Densidad del fluido).
• Si P < E (Peso < Empuje): El cuerpo flota (Densidad del cuerpo < Densidad del fluido).

Otros Conceptos

Presión Atmosférica

La presión atmosférica depende de la altura, la temperatura y la humedad.

Tubos en U (Manómetros)

En tubos en U con fluidos en equilibrio, la presión en el mismo nivel horizontal es igual. Esto lleva a relaciones como:

• ρ₁gh₁ = ρ₂gh₂ (para dos fluidos inmiscibles)
• Relación de densidades/alturas (como en el original): ρ_líquido = (ρ_agua * h_agua) / h_líquido