Fuerzas, Presión y Fluidos: Principios de Física para Secundaria
Advertencia:
1. Presión
La presión es el efecto deformador de la fuerza. A mayor superficie, menor es la deformación que causa una fuerza. La presión es la relación entre la fuerza y la superficie sobre la que se ejerce dicha fuerza.
2. Fluidos en equilibrio
Fluidos: incluye los líquidos y los gases. Es un cuerpo que tiene la capacidad de fluir, no tiene forma propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene. Las fuerzas del fluido son perpendiculares a las superficies que están en contacto con él (fondo y paredes).
3. Presión en los líquidos
3.1 Presión hidrostática
Presión hidrostática: presión debida al propio peso del líquido. La presión hidrostática ejerce presión sobre el propio líquido.
- La presión hidrostática depende de la altura (o de la profundidad).
3.2 Principio fundamental de la hidrostática
La diferencia de presión entre 2 puntos de un líquido depende de la altura (profundidad): cuanto mayor es la profundidad, mayor es la presión.
3.3 Principio de los vasos comunicantes
Vasos comunicantes: recipientes que están unidos por sus bases. La altura que alcanza el líquido en todos ellos es la misma.
Tubo en U: al verter 2 líquidos no miscibles en un tubo en U, la altura en ambas ramas del tubo no es la misma. El líquido más denso alcanza mayor altura.
3.4 Principio de Pascal
La presión en un fluido incompresible se transmite por igual en todas las direcciones.
Prensa hidráulica: consiste en 2 cilindros conectados por sus bases y cerrados por 2 émbolos, cada uno de ellos de diferente superficie. Cuanto mayor es la diferencia entre las superficies, más efectiva es la prensa hidráulica.
4. Presión en los gases
Presión atmosférica: es la presión que ejerce la atmósfera sobre la superficie de la Tierra, debida al propio peso de la atmósfera.
Torricelli: la presión de la atmósfera es igual a la de una columna de mercurio de 760 mm de altura.
5. Principio de Arquímedes
Todo cuerpo que se sumerge en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba que es igual al peso del fluido desalojado.
Las fuerzas y sus efectos
Fuerza: toda causa capaz de alterar el reposo o el estado de movimiento o de producir deformación en un cuerpo. Puede producir: 1) aceleración/retardo, 2) deformación.
Tipos de fuerza:
- 1) Peso: atracción gravitatoria
- 2) Elástica: muelles, gomas...
- 3) De contacto: entre 2 cuerpos
- 4) A distancia: nuclear
2. Fuerzas y deformación
Clasificación de la materia ante una fuerza:
- a) Rígida: no se deforma ante la acción de una fuerza.
- b) Elástica: se deforma ante la acción de una fuerza y luego recupera su forma.
- c) Plástica: se deforma permanentemente ante la acción de una fuerza.
Límite de elasticidad: el cuerpo puede ser elástico o plástico.
Límite de rotura: el cuerpo deja de ser rígido, elástico o plástico y se rompe.
3. Ley de Hooke
La deformación de un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada.
4. Medida de fuerzas
Dinamómetro: aparato para medir la intensidad de una fuerza. Consiste en un muelle y una escala graduada.
- 2 fuerzas tienen el mismo valor si, aplicadas en un mismo muelle, producen la misma deformación.
- 1 fuerza es X veces mayor si, aplicada al mismo muelle, produce una deformación X veces mayor.
5. Vectores de fuerza
Elementos de un vector:
- a) Módulo o intensidad: valor numérico o longitud del vector.
- b) Dirección: inclinación de la recta que soporta al vector.
- c) Sentido: lo señala la punta del vector.
- d) Punto de aplicación: dónde arranca el vector.
6. Equilibrio de fuerzas
- a) Sistema de fuerzas: conjunto de fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo simultáneamente.
- b) Resultante: una sola fuerza que puede sustituir a un sistema de fuerzas. Operación que permite hallar la fuerza resultante.
- Analítico: solo para fuerzas paralelas o perpendiculares.
- Gráfico: en cualquier caso.
Tipos de deformaciones
- Tracción: estirar
- Compresión: aplastar
- Torsión: retorcer