CBT LEONA VICARIO, VILLA DEL CARBÓN
QUÍMICA II
Maquinas simples,la materia y sus propiedades
INTEGRANTES:
REINA SÁNCHEZ SANTIAGO
MARÍA DEL CARMEN SANTOS GOMEZ
JOSE ANTONIO PEREZ REYES
Palanca y tipos
El término palanca alude a un tipo de máquina simple cuyo propósito consiste en aplicar fuerza y transmitir velocidad a un objeto. Su composición consta de una barra rígida que fluctúa en torno a un punto de apoyo denominado fulcro.
Se hace uso de la palanca cuando lo que se requiere es aumentar la fuerza aplicada a un cuerpo, o bien, para aumentar la celeridad en su desplazamiento.
Con la palabra potencia se designa a la fuerza menor, y resistencia indica la fuerza mayor.
PALANCA DE PRIMER GRADO: aquí, el punto de apoyo se sitúa entre la potencia y la resistencia. En esta clase de palanca la primera suele ser menor que la segunda, pero sólo cuando aminora la velocidad transferida al objeto y el trayecto recorrido por la resistencia. Podemos señalar como ejemplos a una tijera, una catapulta, una barrera y/o una tenaza.
PALANCA DE SEGUNDO GRADO: es el nombre con que se conoce la clase de palanca en la que la resistencia se ubica entre el punto de apoyo y la potencia. Esta última, siempre es menor que la resistencia, pero sólo cuando reduce la velocidad, y el trayecto recorrido por la resistencia cobra fuerza. Ejemplos de este tipo de palanca son: el rompenueces, la carretilla, los remos y el abrelatas.
PALANCA DE TERCER GRADO: la tercer clase de palanca se distingue por el hecho de que la potencia está localizada entre la resistencia y el punto de apoyo. Aquí, la parte de la potencia siempre será menor que la sección de la resistencia. En consecuencia, esta última es menor que la potencia. Es utilizada cuando el objetivo es aumentar la celeridad transferida a un elemento o bien, la distancia recorrida por el mismo. El elemento para quitar los ganchos colocados con la abrochadora, es un típico ejemplo de palanca de tercer grado.
Poleas y tipos
El término polea designa a una máquina utilizada para la transmisión de fuerza. Consiste en una rueda surcada en el borde, donde se coloca una soga, y se emplea con el objetivo de cambiar el sentido de la fuerza o disminuirla considerablemente.
Las poleas se pueden clasificar de la siguiente manera:
POLEAS SIMPLES: esta clase de poleas se utiliza para levantar una determinada carga. Cuenta con una única rueda, a través de la cual se pasa la soga. Las poleas simples direcciona de la manera más cómoda posible el peso de la carga.
POLEAS FIJAS: consiste en un sistema donde la polea se encuentra sujeta a la viga. De esta manera, su propósito consiste en direccionar de forma distinta la fuerza ejercida, permitiendo la adopción de una posición estratégica para tirar de la cuerda. Las poleas fijas no aportan ninguna ventaja mecánica. Es decir, la fuerza aplicada es igual a la que se tendría que haber empleado para elevar el objeto sin la utilización de la polea.
POLEAS MÓVILES: esta clase de poleas son aquellas que están unidas a la carga y no a la viga, como el caso anterior. Se compone de dos poleas: la primera esta fija al soporte mientras que la segunda se encuentra adherida a la primera a través de una cuerda. Las poleas móviles permiten multiplicar la fuerza ejercida, debido a que el objeto es tolerado por las dos secciones de la soga. De esta manera, la fuerza aplicada se reduce a la mitad. Y la distancia a la que se debe tirar de la cuerda es del doble.
POLEAS COMPUESTAS: el sistema de poleas compuestas se utiliza con el propósito de alcanzar una amplia ventaja de carácter mecánico, levantando objetos de gran peso con un esfuerzo mínimo. Para su ejecución se emplean poleas fijas y móviles. Con la primera se cambia la dirección de la fuerza a realizar. El sistema de poleas móviles más común es el polipasto, cuyas características se detallan a continuación:
POLIPASTO O APAREJO: en este sistema las poleas están ubicadas en dos conjuntos, en el primero se encuentran las poleas fijas y en el segundo las móviles. El objeto o la carga se acopla al segundo grupo. Los polipastos cuentan con una gran diversidad de tamaños. Aquellos más diminutos son ejecutados a mano, mientras que los de mayor tamaño cuentan con un motor.
Plano inclinado
Es una superficie plana que forma con otra un ángulo muy agudo (mucho menor de 90º). En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades haciéndolo móvil, como en el caso del hacha o del cuchillo.
El plano inclinado es el punto de partida de un nutrido grupo de operadores y mecanismos cuya utilidad tecnológica es indiscutible. Sus principales aplicaciones son tres:
Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa (carreteras, subir ganado a camiones, acceso a garajes subterráneos, escaleras...).
Plano inclinado como tornillo
En forma de hélice para convertir un movimiento giratorio en lineal (tornillo de Arquimesas, tornillo, sinfín, hélice de barco, tobera...)
En forma de cuña para apretar (sujetar puertas para que no se cierren, ensamblar piezas de madera...), cortar (cuchillo, tijera, sierra, serrucho...) y separar o abrir (hacha, arado, formón, abrelatas...).
La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.
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| Agua de mar: fluido salobre. |
Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez.
Principio de Pascal
En física, el principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662).
El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre un fluido no compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente.
Este tipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo en la prensa hidráulica la cual funciona aplicando este principio.
Definimos compresibilidad como la capacidad que tiene un fluido para disminuir el volumen que ocupa al ser sometido a la acción de fuerzas.
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| Sistema hidráulico para elevar pesos. |
Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desalojado.
El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente.
Propiedades de los fluidos
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento.
Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.
Propiedades primarias o termodinámicas:
Propiedades primarias o termodinámicas:
Densidad
Presión
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| Definimos viscosidad como la mayor o menor dificultad para el deslizamiento entre las partículas de un fluido. |
Temperatura
Energía interna
Entalpía
Entropía
Calores específicos
Propiedades secundarias
Propiedades secundarias
Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos.
Viscosidad
Conductividad térmica
Tensión superficial
Compresión
Densidad o masa específica
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| Densidad de fluidos: cantidad de masa por volumen. |
La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen. Se denomina con la letra ρ. En el sistema internacional se mide en kilogramos / metro cúbico.
Cuando se trata de una sustancia homogénea, la expresión para su cálculo es:
Donde
ρ: densidad de la sustancia, Kg/m3
m: masa de la sustancia, Kg
V: volumen de la sustancia, m3
en consecuencia la unidad de densidad en el Sistema Internacional será kg/m3 pero es usual especificar densidades en g/cm3, existiendo la equivalencia
1g cm3 = 1.000 kg/ m3.
La densidad de una sustancia varía con la temperatura y la presión; al resolver cualquier problema debe considerarse la temperatura y la presión a la que se encuentra el fluido.
Peso específico
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| Presión hidrostática. |
El peso específico de un fluido se calcula como su peso por unidad de volumen (o su densidad por g).
En el sistema internacional se mide en Newton / metro cúbico.
Presión hidrostática
En general, podemos decir que la presión se define como fuerza sobre unidad de superficie, o bien que la presión es la magnitud que indica cómo se distribuye la fuerza sobre la superficie en la cual está aplicada.
Si una superficie se coloca en contacto con un fluido en equilibrio (en reposo) el fluido, gas o líquido, ejerce fuerzas normales sobre la superficie.
Entonces, presión hidrostática, en mecánica, es la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.
Si la fuerza total (F) está distribuida en forma uniforme sobre el total de un área horizontal (A), la presión (P) en cualquier punto de esa área será
P: presión ejercida sobre la superficie, N/m2
F: fuerza perpendicular a la superficie, N
A: área de la superficie donde se aplica la fuerza, m2
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| Mismo nivel, misma presión. |
Ahora bien, si tenemos dos recipientes de igual base conteniendo el mismo líquido (figura a la izquierda) , veremos que el nivel del líquido es el mismo en los dos recipientes y la presión ejercida sobre la base es la misma.
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| Presión solo sobre la base. |
Eso significa que:
La presión es independiente del tamaño de la sección de la columna: depende sólo de su altura (nivel del líquido) y de la naturaleza del líquido (peso específico).
Esto se explica porque la base sostiene sólo al líquido que está por encima de ella, como se grafica con las líneas punteadas en la figura a la derecha.
La pregunta que surge naturalmente es: ¿Qué sostiene al líquido restante?
Y la respuesta es: Las paredes del recipiente. El peso de ese líquido tiene una componente aplicada a las paredes inclinadas.
La presión se ejerce solo sobre la base y la altura o nivel al cual llega el líquido indica el equilibrio con la presión atmosférica.
Ver: PSU: Física; Pregunta 13_2005(2)
Presión y profundidad
La presión en un fluido en equilibrio aumenta con la profundidad, de modo que las presiones serán uniformes sólo en superficies planas horizontales en el fluido.
Por ejemplo, si hacemos mediciones de presión en algún fluido a ciertas profundidades la fórmula adecuada es
Es decir, la presión ejercida por el fluido en un punto situado a una profundidad h de la superficie es igual al producto de la densidadd del fluido, por la profundiad h y por la aceleración de la gravedad.
Si consideramos que la densidad del fluido permanece constante, la presión, del fluido dependería únicamente de la profundidad. Pero no olvidemos que hay fluidos como el aire o el agua del mar, cuyas densidades no son constantes y tendríamos que calcular la presión en su interior de otra manera.
Unidad de Presión
En el sistema internacional la unidad es el Pascal (Pa) y equivale a Newton sobre metro cuadrado.
La presión suele medirse en atmósferas (atm); la atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio o 14,70 lbf/pulg2 (denominada psi).
La tabla siguiente define otras unidades y se dan algunas equivalencias.
| Unidad | Símbolo | Equivalencia |
| bar | bar | 1,0 × 105 Pa |
| atmósfera | atm | 101.325 Pa 1,01325 bar 1013,25 mbar |
| mm de mercurio | mmHg | 133.322 Pa |
| Torr | torr | 133.322 Pa |
| lbf/pulg2 | psi | 0,0680 atm |
| kgf/cm2 | 0,9678 atm | |
| atm | 760,0 mmHg | |
| psi | 6.894, 75 Pa |
