Peso Especifico

Se llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.

Su expresión de cálculo es:

${\displaystyle \gamma ={\frac {w}{V}}={\frac {mg}{V}}=\rho \ g}$

siendo,

${\displaystyle \gamma \,}$, el peso específico;

${\displaystyle w\,}$, el peso de la sustancia;

${\displaystyle V\,}$, el volumen de la sustancia;

${\displaystyle \rho \,}$, la densidad de la sustancia;

${\displaystyle m\,}$, la masa de la sustancia;

${\displaystyle g\,}$, la aceleración de la gravedad.

Las unidades en las que se mide el peso específico son de N/M^3.

 Es una constante en el sentido de que es un valor que no cambia para cada sustancia ya que a medida que aumenta su peso también aumentara su volumen ocupado, al igual que sucede con la densidad.

Pe = Peso / volumen

Pe = Peso específico.

Esta constante tiene la importancia de ser una propiedad intensiva, ya que nos permitira identificar a la sustancia.

Densidad

En física y química, la densidad (del latín densĭtas, -ātis) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza mediante la letra ro ρ del alfabeto griego. La densidad media es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}\,}$

Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos, la densidad alrededor de un punto dado puede diferir de la densidad media. Si se considera una sucesión de pequeños volúmenes decrecientes ${\displaystyle \Delta V_{k}}$ (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) centrados alrededor de un punto, siendo ${\displaystyle \Delta m_{k}}$ la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la densidad en el punto común a todos estos volúmenes es:

${\displaystyle \rho (x)=\lim _{k\to \infty }{\frac {\Delta m_{k}}{\Delta V_{k}}}\approx {\frac {dm}{dV}}}$

La unidad es kg/m³ en el SI.

Como ejemplo, un objeto de plomo es más denso que otro de corcho, con independencia del tamaño y masa.

Tipos De Densidad

Densidad absoluta

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}$

siendo ${\displaystyle \rho }$, la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

Densidad relativa

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)

donde ${\displaystyle \rho _{r}}$ es la densidad relativa, ${\displaystyle \rho }$ es la densidad de la sustancia, y ${\displaystyle \rho _{0}}$ es la densidad de referencia o absoluta.

Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m³, es decir, 1 kg/dm³.

Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.

Densidad media y densidad puntual

Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.

Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción "infinitesimal" del sistema, y que vendrá definida por:

${\displaystyle \rho =\lim _{V\to 0}{\frac {m}{V}}={\frac {dm}{dV}}}$

Sin embargo, debe tenerse que las hipótesis de la mecánica de medios continuos solo son válidas hasta escalas de ${\displaystyle \scriptstyle 10^{-8}\ \mathrm {m} }$, ya que a escalas atómicas la densidad no está bien definida. Por ejemplo, el tamaño del núcleo atómico es cerca de ${\displaystyle \scriptstyle 10^{-13}\ \mathrm {m} }$ y en él se concentra la inmensa mayor parte de la masa atómica, por lo que su densidad (2,3·10¹⁷ kg/m³) es muy superior a la de la materia ordinaria. Es decir, a escala atómica la densidad dista mucho de ser uniforme, ya que los átomos están esencialmente vacíos, con prácticamente toda la masa concentrada en el núcleo atómico.

Prensa Hidraulica

La prensa hidráulica es un mecanismo conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferentes áreas que, mediante una pequeña fuerza sobre el pistón de menor área, permite obtener una fuerza mayor en el pistón de mayor área. Los pistones son llamados pistones de agua, ya que son hidráulicos. Estos hacen funcionar conjuntamente a las prensas hidráulicas por medio de motores.

El rendimiento de la prensa hidráulica guarda similitudes con el de la palanca, pues se obtienen fuerzas mayores que las ejercidas pero se aminora la velocidad y la longitud de desplazamiento, en similar proporción.

​En el siglo XVII, en Francia, el matemático y filósofo Blaise Pascal comenzó una investigación referente al principio mediante el cual la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la misma intensidad en todas direcciones. Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas muy grandes utilizando otras relativamente pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para alcanzar lo anteriormente mencionado es la prensa hidráulica, la cual está basada en el principio de Pascal.

Calculo de Fuerzas

Cuando se aplica una fuerza ${\displaystyle F_{1}\,}$ sobre el émbolo de menor área ${\displaystyle A_{1}\,}$ se genera una presión ${\displaystyle p_{1}\,}$:

${\displaystyle p_{1}={\frac {F_{1}}{A_{1}}}\,}$

Del mismo modo en el segundo émbolo:

${\displaystyle p_{2}={\frac {F_{2}}{A_{2}}}\,}$

Se observa que el líquido está comunicado, luego por el principio de Pascal, la presión en los dos pistones es la misma. Por tanto se cumple que:

${\displaystyle p_{1}=p_{2}\,}$

Esto es:

${\displaystyle {\frac {F_{1}}{A_{1}}}={\frac {F_{2}}{A_{2}}}\,}$ y la relación de fuerzas: ${\displaystyle {\frac {F_{1}}{F_{2}}}={\frac {A_{1}}{A_{2}}}\,}$

Luego, la fuerza resultante de la prensa hidráulica es:

${\displaystyle F_{2}=F_{1}{\frac {A_{2}}{A_{1}}}}$

Donde:

${\displaystyle F_{1}\,}$ = fuerza del émbolo menor en N.

${\displaystyle F_{2}\,}$ = fuerza del émbolo mayor en N.

${\displaystyle A_{1}\,}$ = área del émbolo menor en m².

${\displaystyle A_{2}\,}$ = área del émbolo mayor en m².

Presión Hidrostatica

La presión hidrostática es la parte de la presión debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo la única presión existente es la presión hidrostática, en un fluido en movimiento además puede aparecer una presión hidrodinámica adicional relacionada con la velocidad del fluido. 

Es la presión que sufren los cuerpos sumergidos en un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se define por la fórmula ${\displaystyle \scriptstyle P_{h}=\gamma h\,}$donde ${\displaystyle \scriptstyle P_{h}\,}$ es la presión hidrostática, ${\displaystyle \gamma =\rho g\,}$ es el peso específico y ${\displaystyle \scriptstyle h}$ profundidad bajo la superficie del fluido.

Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes y el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura del líquido con referencia del punto del que se mida.

Se calcula mediante la siguiente expresión:

${\displaystyle \ P=\rho gh+P_{0}}$

Donde, usando unidades del SI,

• ${\displaystyle \ P}$ es la presión hidrostática (en pascales);
• ${\displaystyle \ \rho }$ es la densidad del líquido (en kilogramos sobre metro cúbico);
• ${\displaystyle \ g}$ es la aceleración de la gravedad (en metros sobre segundo al cuadrado);
• ${\displaystyle \ h}$ es la altura del fluido (en metros). Un líquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendiculares sobre cualquier superficie sumergida en su interior
• ${\displaystyle \ Po}$ es la Presión atmosférica (en pascales)

Presión e Hidrostatica

La presión (símbolo p) es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. 

En el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton (N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²). En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de área ${\displaystyle A}$ se aplica una fuerza normal ${\displaystyle F}$ de manera uniforme, la presión ${\displaystyle p}$ viene dada de la siguiente forma:

${\displaystyle p={\frac {F}{A}}}$

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

${\displaystyle p={\frac {d{\mathbf {F}}_{A}}{dA}}\cdot {\mathbf {n}}}$

Donde ${\displaystyle \scriptstyle {\mathbf {n}}}$ es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la presión. La definición anterior puede escribirse también como:

${\displaystyle p={\frac {d}{dA}}\int _{S}\mathbf {f} \cdot \mathbf {n} \ dS}$

donde:

${\displaystyle \mathbf {f} }$, es la fuerza por unidad de superficie.

${\displaystyle \mathbf {n} }$, es el vector normal a la superficie.

${\displaystyle A\,}$, es el área total de la superficie S.

Presión absoluta y relativa

En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión relativa, presión normal, presión de gauge o presión manométrica.

Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica (P_a) más la presión manométrica (P_m) (presión que se mide con el manómetro).

${\displaystyle P_{ab}=P_{a}+P_{m}}$

HIDROSTATICA

La materia existe en diferentes estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Los líquidos y los gases tienen propiedades comunes tales como su capacidad de fluir y de adoptar la forma de recipientes que los contiene por lo que se le denomina conjuntamente fluidos.

Los líquidos son prácticamente incompresibles, por lo que podemos considerar que su volumen no se modifica. El gas, en cambio se expande y comprime con facilidad.

Presion Hidrostatica

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos o de la hidráulica que estudia los fluidos en estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

Aunque los fluidos obedecen a las mismas leyes físicas que los sólidos, la facilidad con la que cambian de forma hace que sea conveniente estudiar pequeñas porciones en un lugar de todo el fluido. Por eso se reemplazan las magnitudes extensivas (que dependen de la cantidad de materia) por las magnitudes intensivas (que dependen de la cantidad de materia) la masa se reemplaza por la densidad y el peso se reemplazara por el peso especifico

La presión (P) se relaciona con la fuerza (F) y el área o superficie (A) de la siguiente forma: P=F/A.

La ecuación básica de la hidrostática es la siguiente:

dP = ρgdh

Siendo:

P: presión

ρ: densidad del fluido

g: la aceleración gravitatoria de la Tierra

h: altura