Hidráulica.

Estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento considerando para ello la velocidad, la atracción. el flujo y/o el gasto.
Cuando un líquido fluye atravez de una tubería es muy común hablar de su gasto que por definicion es la relación existente entre el volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir. Matemáticamente lo representamos de la siguiente manera.

G = v/t      El gasto también se puede calcular si se conoce la velocidad del liquido y área  de la sección.

Donde
G= gasto (m3/seg)
v= volumen (m3)
t= tiempo (seg)

Matemáticamente se representa:

G= A.V

Donde:
G= gasto (m3/seg)
A= velocidad del liquido (m2)
V= velocidad del líquido (m/seg)

2 Son potencias. 

Principios de Pascal

Toda presión que se ejerce sobre un líquido encerrado en un recipiente se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del liquido y las pareces que lo contienen, para demostrar este principio, Pascal invento un dispositivo al cual se le llama " jeringa de Pascal", la que podemos observar en la siguiente figura.

Al aplicar una presión en el embolo de la jeringa como se observa en la figura, dicha presión se transmite íntegramente en todos los puntos de la esfera y la cantidad de liquido que sale por los orificios es la misma en cada uno de ellos.

Con base al principio de pascal se tiene los siguientes inventos :

La presa hidráulica

Los gatos hidráulicos

Frenos  hidráulicos

Prensas que comprimen algodón o tabaco.

Presa hidráulica.

Es un dispositivo hidráulico que funciona basándose en el Principio de Pascal, y esta formado por dos embolas uno llamado, embolo mayor y el otro embolo menor, la presión que se aplica en el embolo menor es la misma que se obtiene en el embolo mayor.

Este dispositivo se utiliza para elevar grandes pesos, particularmente para autos. Ya que esta se utiliza en las estaciones de servicio de lavado y engrasado como podemos observar en la sig. figura.

Para resolver problemas de presión hidráulica tenemos dos formas

1-     F/A = f/a                                   2-    F/ R2 = f/r2

nota : 2 Es potencia  

Donde:

F= fuerza del embolo mayor ( No Dinas)
A= Área de Embolo mayor (m2 ocm2)
f= fuerza del Embolo menor (No dinas)
a= Área del embolo menor (m2ocm2)
R= radio del embolo mayor(m2ocm2)
r= radio del embolo menor (m2ocm2)

Principio de Arquimides

Arquimides fue un gran Fisico y matematico griego, entre sus inventos mas importantes tenemos las siguientes:

a) el número pi. (3.1416)
b) La ley de las palancas (Dadme una palanca y un punto de apoyo y moveré al mundo)
c) El espiral de Arquimides (primera bomba que uso el hombre para extraer agua de pozos profundos)
d) Sistema de poleas para jalar objetos muy pesados (barcos)
e) Sistema de espejos (para amplificar la luz solar e incendiar embarcaciones)

Este principio dice que todo  cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado.
Para que un cuerpo flote en cualquier fluido si densidad promedio debe ser menor a la del fluido.
El empuje que recibe un cuerpo sumergido en un líquido se determina multiplicando el peso especifico por el promedio.

Hidrostàtica y presión

Tiene por objeto estudiar a los fluidos en reposo. el termino fluido se aplica a líquidos y gases porque ambos tienen propiedades comunes.

Presión

Se define como el cociente que se obtiene al dividir una fuerza aplicada y el área sobre el cual actúa.

De acuerdo a la formula anterior, la presión puede aumentar y dos razones por las que puede disminuir.

Razones por las que puede aumentar.

1- Cuando la fuerza aplicada aumenta

2- Cuando disminuye el área donde se aplica la fuerza.

Razones por las que puede disminuir

1- Cuando disminuye la fuerza aplicada

2- Cuando aumenta el área donde se aplica la fuerza 

Existen otros tipos de presión

1- Presión atmosférica
2- Presión hidrostàtica
3- Presión manométrica
4- Presión absoluta


Presión atmosférica.

Es la presión que ejerce el aire, es decir, la atmósfera sobre todos los cuerpos que están en contacto con dicho aire o atmósfera.

El científico que realizo experimentos para medir la presión atmosférica al nivel del mar fue el físico matematico TORRICELLI  encontrando el nivel del mar, la presión atmosférica, equivale a 760mm de hg Mercurio. Es decir una atmósfera  o ...

Presión manométrica 

Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por medio de un elemento que se define la diferencia entre la presión que es desconocida y la presión atmosférica que existe, si el valor absoluto de la presión es constante y la presión atmosférica aumenta, la presión manométrica disminuye; esta diferencia generalmente es pequeña mientras que en las mediciones de presiones superiores, dicha diferencia es insignificante, es evidente que el valor absoluto de la presión puede abstenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro.

Presión Absoluta

Que soporta un liquido o fluido encerado, es ugual a la suma de las presiones manométrica y atmosférica.

Presión Hidrostática  

Es aquella que origina todo liquido sobre el fondo y las paredes del recipiente que lo contiene, se debe a la fuerza, el peso de las moléculas, ejerce sobre un área determinada, es decir, es la presión que ejercen los líquidos sobre cualquier cuerpo que se encuentra sumergido en dicho liquido.

Al aumentar la profundidad del liquido, aumenta la presión hidrostática ya que son directamente proporcionales y se puede calcular multiplicando el peso especifico del liquido por la altura que hay desde la superficie libre de líquido, hasta el punto considerado.

Y lo representamos

Conceptos (Física)

Flotación
Es la característica o cualidad de un objeto o cuerpo para mantenerse sobre un fluido, o liquido, o en el aire.

Cantidades directamente proporcionales.

Dos cantidades son directamente  proporcionales cuando una de ellas aumenta y la otra también aumenta y viceversa.

Cantidades inversamente proporcionales.

Dos cantidades son inversamente proporcionales cuando una de ellas aumenta la otra disminuye y viceversa.

Fuerza

En física lo entendemos como la acción (jalón o empujón) que actúa sobre un cuerpo para ponerlo en movimiento si es que esta en reposo o para cambiar su movimiento si es que esta moviendo, inclusive para ponerlo en reposo. Cuando la fuerza neta que actúa en un cuerpo es diferente de 0 se dice que se tiene un movimiento forzado.

fuerza neta

Es la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.

Densidad

La densidad de una sustancia expresa la masa contenida en la unidad de volumen y la representamos :

Peso especifico.

Se calcula o determina dividiendo el peso entre el volumen.

Sabemos que P= mg  entonces   Pe =  mg/v   pero d=m /v     Entonces también  Pe= dg    d=  Pe/g

Leyes de Newton 1,2,3

1- Ley de la inercia.
Esta ley nos dice que todo cuerpo en movimiento permanecerá en reposo o en movimiento con velocidad constante, mientras no aparezca una fuerza externa no balanceada que modifique dicho estado.

2- Ley de la masa y aceleración.
Esta ley nos dice que una fuerza actuando sobre un cuerpo, le produce a este una aceleración tal que el producto de la masa por la aceleración es igual a la fuerza aplicada, también, una fuerza aplicada a un cuerpo que  comunica a este una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa.

Pero como Vf - Vi / t = a  entonces también  F=ma  

                        

3- Ley Acción  y reacción.
Cuando nos paramos en el piso, ejercemos sobre este, una fuerza hacia abajo, pero al mismo tiempo el piso ejerce una fuerza hacia arriba, bajo nuestro cuerpo, la magnitud de ambas fuerzas es la misma pero actúan en sentido contrario, la fuerza ejercida por nuestro cuerpo se denomina "acción" y la ejercida por el piso se denomina "reacción", entonces podemos decir que la tercera ley de Newton nos dice que a toda acción corresponde una reacción pero en sentido contrario.

Masa

Es la cantidad de materia que contiene un cuerpo y se trata de una magnitud escalar. Sus unidades en  el S.I  ( sistema internacional de unidades) son los kilogramos.

Peso: es la fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre cualquier cuerpo hasta su superficie. Se trata de una magnitud vectorial. Sus unidades en el S.I son los Newtons o su equivalente...

Matemáticamente es el producto que se obtiene al multiplicar la masa de un cuerpo por el valor de la aceleración de la gravedad y lo representamos de la siguiente manera.    

  

Conversión se unidades

Cuando no conocemos una unidad de medida y necesitamos saber o conocer cuanto vale esa unidad en el sistema internacional de medidas es necesario realizar o efectuar una conversión para esto debemos de recordar que la unidad es el elemento neutro de la multiplicación  y división, ya que cualquier cantidad que se multiplique o se divida entre 1 dicha cantidad no se altera, por otro lado también recordemos que a la unidad la podemos representar de las siguientes maneras.

Lo anterior quiere decir que una cantidad entre si misma o su equivalente va a dar como resultado la unidad, esto quiere decir que a la unidad la podemos utilizar como factor de conversión en la realización de cualquier cambio de unidad de un sistema a otro, siempre considerando a la unidad como dicho factor y tomando en cuenta las equivalencias.

para ver tablas de equivalencia.
http://www.eiq.cl/pproust/si/equivalencia.html

M.R.U.V

La característica de este tipo de movimiento es que su velocidad va aumentando o disminuyendo en cada variedad de tiempo.

Aceleración

Es la variación de la velocidad con respecto a la unidad de tiempo.

Velocidad instantánea

Es la velocidad que tiene un cuerpo o móvil en un momento especifico o determinado. Las siguientes formulas nos ayudaran a resolver problemas relacionados con el movimiento rectilíneo uniformemente variado.

Leyes de Newton. Masa y aceleración

Masa

Es la cantidad de materia que contiene un cuerpo y se trata de una magnitud escalar, sus unidades son los Kg (kilogramos).

Peso

Es la fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre cualquier cuerpo hacia su superficie matemáticamente, es el producto que se obtiene al multiplicar la masa de un cuerpo por el valor de la aceleración de la gravedad y se trata de una magnitud vectorial y sus unidades son los Nw (newtons) o su equivalente...

Y lo representamos del a siguiente manera...

Ley de Newton (masa y aceleración)

Nos dice que una fuerza actuando sobre un cuerpo le produce a este una aceleración tal que la multiplicación de la masa por la aceleración es igual a la fuerza aplicada o también podemos decir que una fuerza aplicada a un cuerpo le comunica a este una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza aplicada o inversamente proporcional a la masa.

Cuando jalamos o empujamos a un cuerpo o objeto y deseamos recorrer cierta distancia en  tiempo necesitamos aplicar una fuerza neta diferente de 0 la cual dará como resultado que la velocidad varié, también sabemos que si el cuerpo es pequeño la fuerza aplicada también sera pequeña y si el cuerpo es mas pesado la fuerza aplicada sera mucho mayor ya que como sabemos es mucho mas fácil mover un cuerpo de 20 kg de masa que uno de 200kg, esto lo podemos describir de la siguiente forma:

Como se puede observar la velocidad cambia al cariar la fuerza neta y para este caso las variables son la fuerza neta la v del tiempo y la masa.

De acuerdo a lo anterior la relación entre ellas quedara de la sig. manera:

 Si utilizamos la fuerza en general, no la fuerza neta podemos descubrir la variación de estas variables de la sig, manera:

   "el cambio de velocidad (v) es directamente proporcional producto de la (f) (t) e inversamente proporcional a la masa."

A esta ecuación se le conoce como la 2da Ley de Newton en la cual despejando a la fuerza (f) e igualamos, me queda de la sig. manera:

Partes de una Onda

Todas las ondas tiene las mismas partes y estas son las siguientes.

Interferencia

Es el choque de dos o mas ondas, cuando dos ondas chocan. las ondas no desaparecen, mas bien resulta otra onda llamada ONDA RESULTANTE. si la amplitud de esta onda es mayor que las ondas que chocaron, la interferencia se llama INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA, si la amplitud de la onda resultante es menos que la amplitud de las ondas que chocaron se llama INTERFERENCIA DESTRUCTIVA.

Frecuencia

Es el numero de ondas que realiza una onda o oscilación completa y sus unidades  son Seg/ciclo
La frecuencia y el periodo son inversos y se relacionan de la siguiente manera

Velocidad de propagación de una onda

La velocidad de propagación de una onda mecánica depende del medio material o elástico por donde se propaga, así como de la temperatura a la que se encuentra dicho medio, sin embargo,, también se puede determinar la velocidad de una onda si se conoce su frecuencia, así como su longitud de onda por medio de la siguiente formula

Ondas

Ondas

Es toda perturbación que se produce normalmente en un medio material elástico, toda onda trasmite energía a las ondas para su estudio se clasifican en:
 - ondas mecánicas
 - ondas electromagnéticas

Ondas mecánicas
Estas ondas se producen debido a una perturbación y para propagarse requiere forzosamente de un medio natural, este medio puede ser solido, liquido o gas, como ejemplo de estas ondas tenemos las siguientes: el sonido, las ondas que se producen en un resorte, las olas del mar, etc. Estas ondas mecánicas se clasifican en
 - ondas transversales
 - ondas longitudinales
   
Ondas transversales
Son aquellas en las que el movimiento de la onda y el movimiento de las moléculas del medio son perpendiculares entre si ( ángulo de 90°), por ejemplo las ondas producidas en la cuerda de una guitarra las ondas  que se producen cuando se lanza una piedra a un estanque con agua, las ondas producidas por un cuerda cuando está se agita.

Ondas longitudinales 

Son aquellas en las que el movimiento de la onda y el movimiento de las moléculas del medio son paralelas entre si como ejemplo de estas tenemos en un resorte las ondas que se producen  en un resorte, las ondas que se producen tienen un tren, etc.

Ondas electromagnéticas

Son aquellas que no requieren forzosamente de un medio material para viajar o propagarse ya que viajan en el vacio, ò en un medio natural como ejemplo de estas ondas : las ondas de luz, las ondas de radio o TV, los rayos X, etc.  Estas ondas son de naturaleza magnética y eléctrica, el sol nos envía calor por medio de ondas electromagnéticas.

Leyes de Newton. Ley de la inercia

Ley de la inercia 

Para que un cuerpo que esta en reposo se mueva necesita que una fuerza no balanceada actué sobre él, si el cuerpo esta en movimiento, entonces para disminuir su velocidad o bien para detenerlo totalmente también necesitamos aplicar una fuerza sobre él, de esta forma la fuerza esta actuando sobre el cuerpo. Entonces la primera ley de Newton nos dice o establece que  “un cuerpo conserva si estado de reposo o de movimiento, mientras ninguna fuerza no balanceada actué sobre él”    

fig. 1

Equilibrio de fuerzas 

Las fuerzas (jalones o empujones), se representan generalmente por medio de flechas.

fig2

Dos fuerzas están en equilibrio cuando la suma de las dos es igual  a cero.

La siguiente figura representa el caso en el que dos fuerzas  F1 y  F2, están actuando sobre un cuerpo, las fuerzas F1 y  F2, están actuando sobre un cuerpo, las fuerzas F1 y F2 son iguales pero están actuando en sentidos contrarios. Por lo cual al hacer o efectuar la suma tendremos F1 (-F1) que se lee F1 mas menos F2, esta dará cero. 

Recuérdese que, aun cuando la fuerza neta sea cero, el cuerpo puede estar en movimiento rectilíneo uniforme (movimiento libre).

fig3

Entonces: 

                    F1 - F2 = 0

                    F1 +(-F2) = F1 - F2        como  F1= F2

La fuerza neta que actúa sobre el cuerpo ( objeto), es igual a 0, cuando las fuerzas están en equilibrio, es decir F1 + F2 = 0

Fuerzas colineales 

se dicen que 2 o mas fuerzas son colineales, cuando actúan sobre la misma linea es decir que podemos trazar una linea recta uniendo las dos flechas. 

fig4

 Diagrama de fuerzas 

 En un diagrama de fuerzas se representa todas las fuerzas que están actuando sobre el cuerpo. El diagrama de fuerza asociado a la figura 3.

fig. 5

Fig.5 Diagrama de fuerzas correspondientes a las fuerzas F1 : F2 que actúan sobre el cuerpo (objeto) de la Fig. 3