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Documento que detalla el proceso de realización de un experimento de física en el que se mide la presión hidrostática en agua a diferentes profundidades. El documento incluye objetivos, teoría fundamental, montaje experimental, toma de datos y análisis de datos.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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DIA Y HORA DE PRACTICA DE LABORATORIO: 29/12/23 – 1 5: 00 a 17:00 horas
HORARIO DE MATRICULA: VIERNES de 1 5:00 a 17:00 horas
Cusco – enero de 2023
II
UNSAAC – Licenciada
Departamento Académico de Física
Física II - Laboratorio Nº 3
Estudiar la variación de la presión según la profundidad de inmersión
Debido a las propiedades de la hidrostática, los fluidos en equilibrio experimentan
fuerzas perpendiculares o normales al área elemental ya que los fluidos no resisten fuerzas
tangenciales sin fluir, entonces
La presión se define como la magnitud de la fuerza que actúa sobre el área elemental
lo cual se expresa matemáticamente como:
dA
dF
P =
Si la presión es la misma en todos los puntos de una superficie plana finita de área A,
entonces:
A
F
P = ( 1Pa = 1 N/m
2
La presión hidrostática es directamente proporcional a la altura medida, hacia abajo
respecto a la superficie libre. La presión Hidrostática para una misma altura actúa con la
misma magnitud en todos los puntos.
En un fluido en equilibrio, se toma un pequeño elemento de un cuerpo sumergido en
él entonces las fuerzas que actúan sobre el pequeño elemento serán las fuerzas verticales; sea
P el valor de la presión a la profundidad y , entonces; F = PA y P + dP , el valor de la presión
El volumen y masa de elemento sumergido en el fluido es:
V = Ady
de donde se tiene el peso:
Como el sistema está en equilibrio hidrostático, la suma de las fuerzas que actúan
sobre el sistema será igual a cero.
II
https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-
pressure_es.html
O
= 101.325 KPa
h (cm) P (KPa) P (Pa) P-Po (Pa)
II
1. ¿Cómo es la presión atmosférica a diferentes alturas?
La presión atmosférica varia de acuerdo la altura: a mayor altura menor presión
atmosférica y a menor altura mayor presión atmosférica.
2. ¿Por qué se ignora la presión que el líquido ejerce sobre los lados del
recipiente?
Se ignora la presión por que son fuerzas horizontales iguales en magnitud y son
de sentidos opuestos debido a ellos estos se anulan y por ende se ignora dicha
presión.
3. ¿Cuál es la diferencia entre el barómetro y manómetro?
El barómetro y el manómetro son instrumentos utilizados para medir la presión,
pero se utilizan en contextos diferentes y tienen algunas diferencias clave:
Barómetro Manómetro
El barómetro se utiliza para medir la
presión atmosférica.
El manómetro se utiliza para medir la
presión en sistemas cerrados, como
tuberías o recipientes.
Mide la presión ejercida por la
columna de aire en la atmósfera.
Mide la diferencia de presión entre el
fluido contenido en el sistema cerrado
y la presión atmosférica.
Hay varios tipos de barómetros,
siendo el de mercurio uno de los más
conocidos. En este dispositivo, la
presión atmosférica se equilibra con la
Puede haber manómetros de
diferentes tipos, como manómetros de
tubo Bourdon, manómetros de
diafragma, manómetros de tubo en U,
II
De la gráfica obtenida al graficar los datos el tipo de curva que sugiere es una recta
de tipo 𝑦 = 𝐴𝑥 + 𝐵 donde 𝑦 = 𝑃 − 𝑃
0
(𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 ) y 𝑥 =
ℎ (𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑). Sustituyendo se obtiene la siguiente ecuación
0
Donde sus parametros de la ecuación son A y B
′
𝑖
𝑖
′
𝑖
′
𝑖
′
𝑖
′
2
𝑖
′
2
′
𝑖
𝑖
′
2
𝑖
′
𝑖
′
𝑖
′
𝑖
′
2
𝑖
′
2
Para hallar los parámetros hallamos las sumatorias 𝑥
𝑖
e 𝑦
𝑖
y = 9797.5x + 0.
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 0.5 1 1.5 2 2.
𝑖
𝑖
0
𝑖
𝑖
𝑖
2
∑ sumatoria
II
Reemplazando en las fórmulas se tiene lo siguiente:
2
2
Los parámetros que obtuvimos fueron 𝐴 = 9797. 5 y 𝐵 = 0. 12636364
De la ecuación experimental 𝑃 − 𝑃
0
= 𝐴ℎ + 𝐵 donde reemplazando en la misma
tendríamos que 𝑃 − 𝑃
0
Si comparamos con la fórmula que conocemos de la presión hidrostática 𝑃 − 𝑃
0
𝜌𝑔ℎ tiendo en cuenta que 𝜌 = 1000
𝑘𝑔
𝑚
3
y 𝑔 = 9. 8 𝑚/𝑠
2
podemos observar que
tiene mucha aproximación, además podemos comparar el valor de la gravedad,
densidad y peso específico, y ver sus valores que obtuvimos, puesto que, este lo
obtuvimos en el parámetro A.
0
0
3
2
0
Lo que obtuvimos
0
Puesto que el parámetro B se aproxima a 0, no lo consideraremos
0
Comparando la 𝜌 teniendo en cuenta 𝑔 = 9. 8 𝑚/𝑠
2
3
Comparando 𝑔 teniendo en cuenta 𝜌 = 1000
𝑘𝑔
𝑚
3
2
Comparando con 𝛾
II
En la primera toma de datos se obtuvo valores aproximados a los que se usó
en este informe, sin embargo, el parámetro B (cuyo valor fue aproximadamente 67)
no se aproximó a 0, por lo tanto, al momento de hacer la toma de datos se debe tener
mucha precisión para medir la presión puesto que una pequeña variación en la
profundidad puede variar considerablemente la presión y en consecuencia la
obtención de los parámetros A y B pueden no aproximarse a la formula teórica de
presión hidrostática
