4ºESO Tema 3: Fluidos (esquema y apuntes)

Esquema

Recursos para ampliar y consultar

Actividades

Presión en fluidos

En la atmósfera, a medida que ascendemos, la columna de aire que soportamos es menor, la presión disminuye. Al sumergirnos, cuanto mayor es la profundidad mayor es la columna de líquido que soportamos, la presión aumenta.

Reflexionamos: ¿En qué recipiente crees que será mayor la presión en el fondo?

Vasos comunicantes

La expresión que permite calcular la presión hidrostática muestra que si dos recipientes contienen el mismo líquido y se llenan hasta la misma altura, la presión que se ejerce en el fondo es idéntica en los dos casos, independientemente de la cantidad de líquido que contenga el recipiente, de la forma del mismo y de la superficie de la base.

El agua llega hasta el mismo nivel en los dos depósitos, tanto cuando se llenan como cuando se vacían

Una de las aplicaciones más importantes de los vasos comunicantes es el abastecimiento del agua a las ciudades.

Otro ejemplo es el funcionamiento de las esclusas del Canal de Panamá.

También se relaciona con la presión hidrostática el hecho de que en las presas los muros de contención son más anchos en la base.

Principio de Arquímedes

Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje, vertical y hacia arriba, igual al peso del fluido desalojado.

Principio de Pascal

La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones.

Frenos hidráulicos (animación)

Medida de la presión atmosférica: experimento de Torricelli

Aparatos para medir la presión

Los aparatos que se emplean para medir la presión se llaman manómetros. Puedes ver uno en cualquier gasolinera, es el que se emplea para comprobar la presión de los neumáticos. También se usan los barómetros, que son “manómetros especializados” para medir la presión atmosférica y que están presentes en muchos hogares, puesto que nos dan una idea de cómo va a ser el tiempo, si bueno o no tan bueno.

Los barómetros son tubos de Torricelli con una escala vertical graduada.

Relación entre los fenómenos atmosféricos del viento y la formación de frentes con la diferencia de presiones atmosféricas. (Fuente)

La diferencia de presión entre distintos puntos de la atmósfera es el origen de numerosos fenómenos meteorológicos:

Los vientos soplan desde las regiones en las que existe una mayor presión hacia aquellas en las que la presión es más baja. La diferencia de presión, normalmente, está motivada por diferencias de temperatura (mayor o menor insolación, presencia de masas de agua, accidentes orográficos, etc).
Las borrascas (zonas de baja presión). Son regiones de la atmósfera, aproximadamente circulares, en las que la presión disminuye de la periferia hacia el centro. Esta diferencia de presión condiciona que el aire en contacto con la superficie terrestre, más cálido, ascienda, con lo que se enfría, produciéndose la condensación del vapor de agua que origina lluvias, nieblas y tiempo inestable. El aire, al ascender, y debido a la rotación de la Tierra, se desvía ligeramente hacia la derecha en el hemisferio norte, por esta razón en las borrascas el aire circula en sentido antihorario.
Los anticiclones (zonas de alta presión). En los anticiclones la presión aumenta desde la periferia al centro, lo que provoca que el aire de las capas más altas descienda. Al descender se calienta y las nubes tienden a disiparse dando lugar a tiempo estable. El aire, al descender, y debido a la rotación de la Tierra, se desvía ligeramente hacia la derecha en el hemisferio norte, por esta razón en los anticiclones el aire circula en sentido horario.

Las isobaras se obtienen al unir todos los puntos con la misma presión.

Ampliación: hemisferios de Magdeburgo

¿Qué son los hemisferios de Magdeburgo?

Criterio de evaluación

10. Justificar la presión como magnitud derivada que depende de la relación entre la fuerza aplicada y la superficie sobre la que actúa, y calcular numéricamente la presión ejercida en un punto conocidos los valores de la fuerza y de la superficie. Investigar de qué factores depende la presión en el seno de un fluido e interpretar fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas (como la prensa y los frenos hidráulicos) de los principios de la hidrostática o de Pascal, y resolver problemas aplicando sus expresiones matemáticas . Diseñar y presentar experiencias o dispositivos que ilustren el comportamiento de los fluidos y aplicar los conocimientos sobre la presión atmosférica a la descripción de fenómenos meteorológicos y a la interpretación de mapas del tiempo, reconociendo términos y símbolos específicos de la meteorología.

Contenidos

1. Valoración de la importancia de la presión hidrostática y de la presión atmosférica en la vida cotidiana
2. Reconocimiento de la presión ejercida sobre un cuerpo como la relación entre la fuerza aplicada y la superficie sobre la que actúa.
3. Relación de la presión en los líquidos con la densidad del fluido y la profundidad.
4. Descripción del efecto de la presión sobre los cuerpos sumergidos en un líquido.
5. Comprensión y aplicación de los principios de Pascal y de Arquímedes.
6. Explicación del fundamento de algunos dispositivos sencillos, como la prensa hidráulica y los vasos comunicantes. Y las condiciones de flotabilidad de los cuerpos.
7. Diseño y realización de experimentos, con formulación de hipótesis y control de variables, para determinar los factores de los que dependen determinadas magnitudes, como la presión o la fuerza de empuje debida a los fluidos.
8. Aplicar el principio de Arquímedes en la resolución de problemas numéricos sencillos.
9. Describir y realizar experiencias que pongan de manifiesto la existencia de la presión atmosférica. Explicación del funcionamiento de barómetros y manómetros.
10. Explicación de los mapas de isobaras y del pronóstico del tiempo.

Estándares de aprendizaje evaluables

61. Interpreta fenómenos y aplicaciones prácticas en las que se pone de manifiesto la relación entre la superficie de aplicación de una fuerza y el efecto resultante.
62. Calcula la presión ejercida por el peso de un objeto regular en distintas situaciones en las que varía la superficie en la que se apoya, comparando los resultados y extrayendo conclusiones.
63. Justifica razonadamente fenómenos en los que se ponga de manifiesto la relación entre la presión y la profundidad en el seno de la hidrosfera y la atmósfera.
64. Explica el abastecimiento de agua potable, el diseño de una presa y las aplicaciones del sifón utilizando el principio fundamental de la hidrostática.
65. Resuelve problemas relacionados con la presión en el interior de un fluido aplicando el principio fundamental de la hidrostática.
66. Analiza aplicaciones prácticas basadas en el principio de Pascal, como la prensa hidráulica, elevador, dirección y frenos hidráulicos, aplicando la expresión matemática de este principio a la resolución de problemas en contextos prácticos.
67. Predice la mayor o menor flotabilidad de objetos utilizando la expresión matemática del principio de Arquímedes.
68. Comprueba experimentalmente o utilizando aplicaciones virtuales interactivas la relación entre presión hidrostática y profundidad en fenómenos como la paradoja hidrostática, el tonel de Arquímedes y el principio de los vasos comunicantes.
69. Interpreta el papel de la presión atmosférica en experiencias como el experimento de Torricelli, los hemisferios de Magdeburgo, recipientes invertidos donde no se derrama el contenido, etc. infiriendo su elevado valor.
70. Describe el funcionamiento básico de barómetros y manómetros justificando su utilidad en diversas aplicaciones prácticas.
71. Relaciona los fenómenos atmosféricos del viento y la formación de frentes con la diferencia de presiones atmosféricas entre distintas zonas.
72. Interpreta los mapas de isobaras que se muestran en el pronóstico del tiempo indicando el significado de la simbología y los datos que aparecen en los mismos.