Fundamento Teorico Y Cuestionario 5.docx

FUNDAMENTO TEORICO.-

Empuje hidrostático: principio de Arquímedes Los cuerpos sólidos sumergidos en un líquido experimentan un empuje hacia arriba. Este fenómeno, que es el fundamento de la flotación de los barcos, era conocido desde la más remota antigüedad, pero fue el griego Arquímedes (287-212 a. de C.) quien indicó cuál es la magnitud de dicho empuje. De acuerdo con el principio que lleva su nombre, todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de líquido desalojado. La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes, como se indica en las figuras: 1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido. 2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Aunque Arquímedes se valió de la experimentación para llegar a esta conclusión, este principio puede ser obtenido como consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática. Si consideramos un cilindro sumergido en un depósito de agua, la fuerza de empuje que sufrirá es la resultante de las dos fuerzas que ejerce el líquido sobre las caras superior e inferior del cuerpo sumergido: E = F2 – F1. F1 es la fuerza ejercida por el fluido sobre la cara superior del cuerpo y está dirigida hacia abajo. La fuerza F2 es la ejercida por el fluido sobre la cara inferior del cuerpo y está dirigida hacia arriba. Utilizando la definición de presión (p = F/S), obtenemos

E = p2·S – p1·S Utilizando el principio fundamental de la hidrostática (p = d·g·h) obtenemos

E = h2·dL·g·S – h1·dL·g·S = (h2-h1)·S*dL*g Como (h2 – h1)·S es el volumen sumergido del cuerpo, que coincide con el volumen de líquido desplazado, se obtiene la ecuación:

E = V·dL·g = mL·g TENSION SUPERFICIAL.Las moléculas de un líquido se atraen entre sí, de ahí que el líquido esté “cohesionado”. Cuando hay una superficie, las moléculas que están justo debajo de la superficie sienten fuerzas hacia los lados, horizontalmente, y hacia abajo, pero no hacia arriba, porque no hay moléculas encima de la superficie. El resultado es que las moléculas que se encuentran en la superficie son atraídas hacia el interior de éste. Para algunos efectos, esta película de moléculas superficiales se comporta en forma similar a una membrana elástica tirante (la goma de un globo, por ejemplo). De este modo, es la tensión superficial la que cierra una gota y es capaz de sostenerla contra la gravedad mientras cuelga desde un gotario. Ella explica también la formación de burbujas.

La tensión superficial se define en general como la fuerza que hace la superficie (la “goma” que se menciona antes”) dividida por la longitud del borde de esa superficie (OJO: no es fuerza dividida por el área de la superficie, sino dividida por la longitud del perímetro de esa superficie).

𝐹 = 2𝛾𝑙 ; donde 𝛾 es la tension superficial

La tensión superficial ϒ también es la energía por unidad de área que se necesita para aumentar una superficie Como la formación de una superficie requiere energía, los líquidos minimizan su área expuesta respecto al entorno que les rodea. De ahí que las superficies de los lagos, mares, etc. En calma sean planas y los líquidos al caer tienden a Formar volúmenes esféricos (gotas)

Las fuerzas que se encargan de la tensión superficial son la adhesión y la cohesión.

5. A la vista de los resultados obtenidos con el agua destilada y la disolución con detergente, ¿qué podemos decir acerca del efecto del detergente sobre el agua? La tensión superficial en líquidos se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula de dicho líquido son diferentes en el interior y en la superficie. Así en el seno del líquido, cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que de promedio se anulan. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta dirigida hacia el interior del líquido. La tensión superficial pues produce que las moléculas de los líquidos esté muy apretadas. Si a un líquido le añadimos un detergente la tensión superficial disminuye, las superficies formadas son “superficies mínimas”, esto es, de curvatura media nula.