Fluidos

Estática de fluidos

Ecuación fundamental

Densidad relativa de un
 líquido

Prensa hidráulica

Principio de Arquímedes

Medida de la densidad 
de un líquido

Flotación entre dos líquidos
no miscibles

Movimiento de un cuerpo
en el seno de un fluido ideal

Flotación de un barco

Oscilaciones de una boya

Actividades

Una aplicación de la ecuación fundamental de la estática de fluidos es la determinación de la densidad de un líquido no miscible con agua mediante un tubo en forma de U, comparando las diferentes alturas de las columnas de fluido sobre la capa de separación.

Fundamentos físicos

En esta experiencia aplicamos la ecuación fundamental de la estática de fluidos

La densidad del líquido desconocido la genera el programa interactivo, y es un número aleatorio comprendido entre 0.5 y 4.5. Es decir, la densidad del líquido desconocido puede ser menor, mayor o igual que la del agua, cuya densidad es conocida (1.0 g/cm3). Dado que A y B están a la misma altura sus presiones deben ser iguales: La presión en A es debida a la presión atmosférica más la debida a la altura h2 de la columna de fluido cuya densidad r2 queremos determinar.  La presión en B es debida a la presión atmosférica más la debida a la altura h1 de la columna de agua cuya densidad conocemos

Igualando las presiones en A y B,  p_A=p_B, obtenemos

Las densidades de los dos líquidos no miscibles están en relación inversa a las alturas de sus columnas sobre la superficie de separación en el tubo en forma de U.

Actividades

En la figura observamos que la densidad del líquido desconocido (en color amarillo) es mayor que la del agua (azul claro).

Medimos la altura de la columna de fluido desconocido sobre la superficie de separación (indicador de color rojo) 9-3.5=5.5 cm

Medimos la altura de la columna de agua sobre la superficie de separación 25-3.5=21.5 cm.

Despejamos la densidad r₂ del líquido desconocido

Podemos comprobar que la densidad calculada es correcta pulsando en el botón titulado Respuesta.

Instrucciones para el manejo del programa

1.-Se pulsa el botón titulado Nuevo, para llenar el tubo en U con agua, y para que el programa genere el valor de la densidad del líquido problema.

2.-Se vierte el líquido desconocido poco a poco por el extremo derecho que tiene forma de embudo, pulsando en el botón titulado Empieza.

3.- Podemos parar la ejecución del programa en cualquier momento, para realizar medidas pulsando en el botón titulado Pausa. Podemos seguir el proceso de llenado volviendo a pulsar en el mismo botón titulado ahora Continua.

4.- Podemos acercarnos a una medida en la escala graduada pulsando varias veces en el botón titulado Paso.

5.-El programa se para automáticamente cuando alguno de los indicadores de nivel se sale fuera de la escala graduada en cm.