Conceptos de Presión, Trabajo y Energía Mecánica
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Presión y Estática de Fluidos
Se define presión como la fuerza ejercida sobre la unidad de superficie: P = F / S. Su unidad de medida es el Pascal (Pa), que equivale a 1 N/m².
Equivalencias de Presión
- 1 atm = 760 mmHg
- 1 atm = 1013 milibares
- 1 atm = 101 300 Pa
Se llama compresibilidad a la capacidad que tienen los gases de disminuir su volumen al aplicar sobre ellos cierta presión.
Presión Hidrostática
Se llama presión hidrostática a la presión que ejerce un líquido sobre cualquier punto de su interior. Se calcula mediante la fórmula: P = d · g · h
- d: densidad del fluido.
- g: aceleración de la gravedad (9,8 m/s²).
- h: altura o profundidad en metros.
Principio de Pascal
El principio de Pascal establece que la presión aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma intensidad y en todas las direcciones en el seno del líquido. Su aplicación práctica se observa en la prensa hidráulica: F / S = f / s (donde el cálculo se realiza multiplicando en cruz).
Principio de Arquímedes y Peso Aparente
El principio de Arquímedes dice que todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta una fuerza vertical y hacia arriba llamada empuje (E), que es igual al peso del fluido desalojado.
Al peso de un objeto en el interior de un fluido se le conoce como peso aparente y es igual a la diferencia entre el peso real y el empuje:
- P. aparente = P. real - E
- E = d_fluido · V_cuerpo · g
Presión Atmosférica
Se define presión atmosférica a la fuerza por unidad de superficie que ejerce la atmósfera sobre cualquier cuerpo situado en su interior.
Trabajo, Potencia y Energía
El Trabajo
El trabajo (W) realizado por una fuerza constante que produce un desplazamiento en su misma dirección y sentido es igual al producto del módulo de la fuerza por ese desplazamiento: W = F · Δx. Se expresa en Julios (J).
La Potencia
La potencia (P) se define como el trabajo realizado en la unidad de tiempo: P = W / t. Se expresa en vatios (W).
- Equivalencia: 1 CV (Caballo de Vapor) = 735,5 W.
Energía Cinética y Potencial
La energía cinética (Ec) de un cuerpo, debida a su movimiento, es directamente proporcional a su masa y al cuadrado de su velocidad: Ec = ½ · m · v².
La energía potencial gravitatoria (Ep) de un cuerpo, debida a su posición cuando está sometido a la fuerza gravitatoria terrestre, es directamente proporcional a su masa y a la altura a la que se encuentra: Ep = m · g · h.
Teorema de las Fuerzas Vivas
El teorema de las fuerzas vivas establece que el trabajo total realizado sobre un sistema determinado, si este no incrementa su energía en otras formas, se invierte en aumentar su energía cinética.
Energía Mecánica y su Conservación
La energía mecánica (Em) de un cuerpo es la suma de su energía cinética, debida al movimiento, y de su energía potencial, debida a su posición.
El principio de conservación de la energía mecánica dice que la energía mecánica (Ep + Ec) nunca cambia en un sistema conservativo (permanece constante).