Objetivos:
- Reforzar el uso del
programa Dev-C++ aprendido en clase que corresponde al tema de
“Entrada y Salida de Datos”; habiendo elegido el tema de “HIDRÁULICA” del
cual seleccionaré algunas fórmulas y las pondré en uso en dicho programa.
- Conocer sobre este tema de forma
teórica y experimental, a determinar valores de
presión, fuerza, área.
- Aplicar la Ley de
pascal.
- Aprender a medir presiones en
circuitos y su uso en la mecánica.
ALCANCE:
- El siguiente trabajo
de investigación nos permite obtener las presiones en los sistemas. Para
dicha obtención de este resultado ha sido gracias al programa Dev-C++ y
por supuesto también al desempeño realizado por el
universitario para la obtención de este resultado el usuario
solo tiene q ingresar la fuerza que es dividida entre el área.
MARCO TEORICO:
HIDRAULICA.-La hidráulica es la parte de la física que estudia
la mecánica de los fluidos; analiza las leyes que
rige el movimiento de los líquidos y las técnicas para mejorar el
aprovechamiento de las aguas; se divide en hidrostática (líquidos en reposo) y
la hidrodinámica (líquido en movimiento).
La densidad de una sustancia (r) expresa la
relación que hay de la masa contenida en la unida de volumen, es decir,
densidad es igual a la masa entre volumen.
r = m /v , M = Kg = g
v =m3 , cm3
1
Kg = 1 dcm3 = 1 Kg
El
peso específico de una sustancia (Pe) esta dado por la relación que hay entre
su peso y el volumen que ocupa.
Pe= peso = w = m.g
Volumen =m3
En
la relación que hay entre una fuerza aplicada y el área sobre la cual actúa,
pero dicha presión ejercida por fuerza es perpendicular a la superficie y la
expresión matemática que la representa es:
P = F n (Pascal)/A
m2
La
p.h. es aquella que origina todo líquido sobre le fondo y las paredes del
recipiente que lo contiene. La manera de calcular dicha p.h. es multiplicando el Pe del
líquido por la altura que hay desde la superficie libre del líquido hasta el
punto considerado.
Ph = Peh = rgh = mg h = w .h
Paradoja
hidrostática de Stevin, señala lo siguiente: “la presión ejercida por un
líquido en cualquier punto del recipiente no depende de la forma del recipiente
ni de la cantidad de líquido contenido, sino únicamente del peso específico y
de la altura que hay del punto considerando a la superficie libre líquido.
Debido
al peso del aire por los componentes que lo forma decimos que el peso de éste
que es ejercido sobre todo lo que hay en la superficie terrestre se llama
presión atmosférica la cual varía según la altura a la que la corteza terrestre
se encuentra; a nivel del mar, su valor máximo o valor normal es de 1atm = 760
mm de Hg. 1atm = 1.03*105 pascales
1
torr = 1 mm de Hg = 133.32 pascales
El
torr recibe su nombre de Evangelista Torricelli y esto nos permite calcular su equivalente.
La
presión diferente a la atmosférica recibe el nombre de presión manométrica que
es la que soporta un líquido contenido en un recipiente además de soportar la
presión atmosférica recibe otra causada por su calentamiento ejemplo:
esterilizadores, máquina de vapor.
Los
dispositivos para medirla se llaman manómetros. La presión manométrica es la
diferencia entre presión absoluta y presión atmosférica. P. absoluta = P.
manométrica + P. atmosférica
P. manométrica = P. absoluta - P. atmosférica
Cuando
la presión ejercida sobre cualquier parte de un fluido encerrado (líquido o
gas) se cambia la presión sobre cualquier otra parte del mismo fluido también
cambia.
Todo
cuerpo sumergido en un fluido parcial o completamente recibe el nombre de
empuje ascendente originado por una fuerza igual al peso del fluido que
desplaza. Se determinó matemáticamente como:
Donde
E es empuje.
Una de las aplicaciones prácticas de Pascal se encuentra
en la prensa hidráulica, mejor conocido como gato hidráulico el cual consiste en dos émbolos
comunicados por un líquido que puede ser agua o aceite donde la presión
ejercida en cada uno de los émbolos estará en función del área y la fuerza que
se puede ejercer sobre cada émbolo pero logrando el equilibrio entre ambos, es
decir:
Es
la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los
líquidos en movimiento y para ello considera: la velocidad, la presión, el
flujo y el gasto del líquido.
En
la hidrodinámica el teorema de Bernoulli que da origen o trata de la ley de la
conservación de la energía que es importante ya que se refiere a la suma de
energías cinética, potencial y de presión de los líquidos en movimiento con
respecto de un punto determinado de tal manera que lo mismo sucederá en otro
punto cualesquiera de un mismo líquido.
Las
aplicaciones son: construcción de canales, puertos, cascos de barcos, hélices,
ductos en general, etc.
Para
facilitar el estudio de los líquidos se hacen siempre las siguientes
consideraciones.
1).-
los líquidos son completamente incompresibles
2).-
se considera despreciable la viscosidad,
es decir, que no hay fuerza de rozamiento entre las diferentes capas del
líquido y que no hay pérdidas de energía mecánica producida por la viscosidad
3).-
no hay resistencia cuando el líquido fluye a través de un conductor
El
gasto es el volumen de un líquido que atraviesa una sección de un conductor en
un segundo. Al gasto, también se le denomina flujo y su símbolo es:
Q =A.v
Donde A= área del conductor y v = velocidad
con que fluye. También al gasto se le denomina en algunas ocasiones rapidez o
velocidad de flujo.
El flujo se define como la cantidad de masa
del líquido que fluye a través de una tubería en un segundo por lo tanto el
flujo es:
F = m/t
1.-
F = kg/seg ; m =
masa en kg ; T = tiempo en seg
La
ley de la conservación de la energía (Lavoiser) establece que la energía no se
crea ni se destruye sólo se transforma. Un fluido que circula dentro de un
conductor cerrado puede según a las condiciones a las que este sometido
intercambiar diferentes tipo de energía mecánica
(potencial, cinética y de flujo). Si esta conectado a una bomba o recibe un
trabajo externo esto le da una dosis suplementaria de energía y debido a su
rozamiento su energía cinética se transforma en calor. La relación que liga
todas estas energías se denomina Teorema de Bernoulli que dice:
En
un líquido en movimiento la suma de energías EC+EP+Ef.+.... El trabajo externo
menos el rozamiento es igual a una constante y en forma matemática sería: EC+ EP+
Ef.+ w -fr = K
En
un recipiente a mayor profundidad aumenta la velocidad con que sale el líquido.
Condiciones
ideales: Ec= Ep = Ef por lo tanto no hay rozamiento Ec = Ep
Son aquellas provocadas por una
perturbación y que para su propagación en forma de oscilaciones periódicas
requieren de un medio material. Tal es el caso de las producidas en un resorte,
cuerda, agua, aire, etc.
Las
ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para su propagación
ya que se difunden en el vacío (luminosas, caloríficas y de radio).
Los
movimientos ondulatorios son longitudinales cuando las partículas del material
vibran de manera paralela a la propagación de la onda transversal si las
partículas vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Frecuencia
es el número de ondas que pasan por minuto
f = # de
ondas/ 1 segundo
Periodo
es el tiempo que tarda una onda completa o un ciclo
v = F/T
donde ; T = periodo
La
reflexión de ondas se presenta cuando un obstáculo les impide su propagación
sin que modifiquen sus características.
FUNDAMENTOS DE
El
termino neumática proviene del griego "pneuma" que significa aliento
o soplo, aunque el término neumática debe aplicarse en general al estudio de el
comportamiento de los gases, este término se ha adecuado para comprender casi
exclusivamente los fenómenos de aire comprimido o sobre presión (presión por
encima de una atmósfera) para producir un trabajo.
MASA:
Es
una de las propiedades intrínsecas de la materia, se dice que esta mide la
resistencia de un cuerpo a cambiar su movimiento (desplazamiento o reposo) es
decir su inercia, por lo cual también se le conoce como masa inicial. La masa
es independiente del radio que rodea al cuerpo. La masa es una cantidad que
obedece a la aritmética común, es decir es una magnitud escalar. Sus unidades
son:
Sistema
Abreviatura Equivalencias
SI
Kg =1000 g
cgs
G =0.001 kg
ST Utm =9.8 kg
Ingles Slug Libra =14.59 kg =0.4536
kg
PESO:
Es la medida de la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto. El peso
de un objeto puede determinarse con un método comparativo -como se hace en una
balanza de laboratorio- o midiendo directamente la fuerza gravitatoria con una
balanza de muelle, como la báscula de baño doméstica (véase Masa). La
deformación de este tipo de balanza depende de la atracción gravitatoria local;
por eso una balanza de muelle marca pesos diferentes para una misma masa (o
cantidad de materia) en lugares con una atracción gravitatoria diferente. Por
ejemplo, cualquier objeto pesa algo más si está situado a nivel del mar que si
está en la cima de una montaña, o si está cerca del polo que si está en el
ecuador. Sin embargo su masa es la misma. Si se compara el peso en la Tierra y en la luna, las
diferencias son más espectaculares. Por ejemplo, un objeto con 1 kilogramo de
masa, que en la Tierra
pesa unos 9,8 newtons, pesaría solamente 1,6 newtons en la Luna. Una balanza de
brazos está formada por dos platos suspendidos de una barra transversal que
descansa sobre un punto de apoyo. Una aguja fijada a la barra señala cuando
ambos platos contienen masas idénticas. Como ambas masas están sometidas a la
misma atracción gravitatoria, el pesado se produce por comparación, por lo que
es independiente de la atracción gravitatoria local. Por lo que se calcula de
la forma siguiente:
Peso = (masa) X (gravedad)
Fuerza:
Es cualquier acción o influencia que modifica el estado de reposo o de
movimiento de un objeto. La fuerza es un vector, lo que significa que tiene
módulo, dirección y sentido. Cuando sobre un objeto actúan varias fuerzas,
éstas se suman vectorial mente para dar lugar a una fuerza total o resultante.
Esta fuerza total que actúa sobre un objeto, la masa del objeto y su
aceleración están relacionadas entre sí a través de la segunda ley de Newton
llamada así en honor al físico y matemático del siglo XVII Isaac Newton. Esta
ley afirma que la aceleración que experimenta un objeto multiplicada por su
masa es igual a la fuerza total que actúa sobre el objeto.
Por
tanto, si una fuerza igual actúa sobre dos objetos de diferente masa, el objeto
con mayor masa resultará menos acelerado. Un objeto experimenta una fuerza
cuando otro objeto lo empuja o tira de él. Un objeto también puede experimentar
una fuerza debido a la influencia de un campo de fuerzas. Por ejemplo, si se
deja caer una pelota, ésta adquiere una aceleración hacia abajo debido a la
existencia del campo gravitatorio terrestre; las cargas eléctricas se atraen o
se repelen debido a la presencia de un campo eléctrico.
Así
pues la fuerza efectiva o resultante sobre una partícula, será igual a la suma
vectorial de las fuerzas incidentes. Generalmente, sobre un objeto actúan
varias fuerzas a la vez. Si la suma de las mismas da lugar a una fuerza total
nula, el objeto no se acelerará: seguirá parado o detenido o continuará
moviéndose con velocidad constante. En el Sistema Internacional de unidades, la
fuerza se mide en newtons: 1 newton (N) es la fuerza que proporciona a un objeto
de 1 kg de masa una aceleración de 1 m/s2.
DENSIDAD:
Es
la relación entre la masa de un cuerpo y su volumen. Por ejemplo, la densidad
de un pie cúbico de "aire seco" a una atmósfera, con una temperatura
de 60º F es de 0.076 libras/pie cúbico. Al tener los gases la capacidad de
compresibilidad, significa que la densidad del aire u otros gases, dependerá de
de la presión a la que estén sujetos. Es evidente que las unidades para medir
la densidad serán masa/volumen.
PRESIÓN:
Se define como fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o
un gas perpendicularmente a dicha superficie. La presión suele medirse en
atmósferas (atm); en el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión se
expresa en newton por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal
(Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio
en un barómetro convencional. De lo anterior se deduce que al disminuir el área
de aplicación de la fuerza, aumenta la presión. En el siguiente ejemplo se
aplica una fuerza pero se disminuye el área, por lo que la presión aumenta.
PROCESO:
#include <iostream>
using namespace std;
int main ()
{
// 1) DECLARACION
Float P, F, A;
// 2) ASIGNACION
cout<<"CON ESTE PROGRAMA
PODREMOS OBTENER LA PRESION ";
cout<<" \n\n ";
cout<<"INGRESE LA FUERZA = "; cin>>
F;
cout<<"
\n ";
cout<<"INGRESE EL
AREA= "; cin>> A;
cout<<" \n ";
// 3) PROCESO
P = (F) / A ;
// 4)RESULTADO
cout<<"
\n ";
system("PAUSE");
return EXIT_SUCCESS;
}
//5) FIN DEL PROGRAMA
RESULTADO:
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