PRESION ATMOSFERICA
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PRESION ATMOSFERICA PRESION ATMOSFERICA PRESION ATMOSFERICA PRESION ATMOSFERICA Toribio Córdova / Job Abanto / Jua I. OBJETIVO Calcular el valor de la II. MA RCO TEO Barómetro aneroide, un La presión atmosférica e La presión atmosférica e columna estática de aire hasta el límite superior conforme aumenta la alt capaces de expresar la va o de la presión p. Por e atmosférica sobre un lug medirla, por lo menos, c presión del aire están var La presión atmosférica en con los cambios meteo presión atmosférica dis atmosférica decrece a ra niveles próximos al del m FISICA E an Aquino presión atmosférica. ORICO instrumento para medir la presión atmos es la presión que ejerce el aire sobre la Ti en un punto coincide numéricamente co de sección recta unitaria que se extiende de la atmósfera. Como la densidad de tura, no se puede calcular ese peso a m ariación de la densidad del aire ρ en func ello, no resulta fácil hacer un cálculo exa gar de la superficie terrestre; por el contra con cierta exactitud ya que tanto la tem riando continuamente . n un lugar determinado experimenta vari orológicos. Por otra parte, en un lugar sminuye con la altitud, como se ha d azón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de mar. En la práctica se utilizan unos instru EXPERIMENTAL II 1 sférica ierra. on el peso de una e desde ese punto el aire disminuye menos que seamos ción de la altitud z acto de la presión ario, es muy difícil mperatura como la iaciones asociadas r determinado, la dicho. La presión e elevación en los umentos, llamados
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PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA
Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino
I. OBJETIVO
� Calcular el valor de la presión atmosférica.
II. MARCO TEORICO Barómetro aneroide, un instrumento para medir la presión atmosférica
La presión atmosférica es la
La presión atmosférica en
columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto
hasta el límite superior de la atmósfera. Como la
conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos
capaces de expresar la variación de la densidad del aire
o de la presión p. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión
atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es muy difícil
medirla, por lo menos, con cierta exactitud ya que tanto la temperatura como la
presión del aire están variando continuamente .
La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas
con los cambios meteorológicos
presión atmosférica disminuye con la
atmosférica decrece a razón de 1
niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados
FISICA EXPERIMENTAL I
Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino
Calcular el valor de la presión atmosférica.
RCO TEORICO
aneroide, un instrumento para medir la presión atmosférica
es la presión que ejerce el aire sobre la Tierra
La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el
columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto
hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye
conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos
capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud
. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión
atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es muy difícil
medirla, por lo menos, con cierta exactitud ya que tanto la temperatura como la
están variando continuamente .
La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas
meteorológicos. Por otra parte, en un lugar dete
presión atmosférica disminuye con la altitud, como se ha dicho. La presión
atmosférica decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de elevación en los
niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados
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aneroide, un instrumento para medir la presión atmosférica
Tierra.
un punto coincide numéricamente con el peso de una
columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto
del aire disminuye
conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos
en función de la altitud z
. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión
atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es muy difícil
medirla, por lo menos, con cierta exactitud ya que tanto la temperatura como la
La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas
. Por otra parte, en un lugar determinado, la
, como se ha dicho. La presión
de elevación en los
niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados
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altímetros, que son simples barómetros aneroides calibrados en alturas; estos
instrumentos no son muy precisos.
La presión atmosférica normalizada, 1 atmósfera, fue definida como la presión
atmosférica media al nivel del mar que se adoptó como exactamente 101 325 Pa o
760 Torr. Sin embargo, a partir de 1982, la IUPAC recomendó que si se trata de
especificar las propiedades físicas de las sustancias "el estándar de presión" debía
definirse como exactamente 100 kPa o (≈750,062 Torr). Aparte de ser un número
redondo, este cambio tiene una ventaja práctica porque 100kPa equivalen a una
altitud aproximada de 112 metros, que está cercana al promedio de 194 m de la
población mundial.
EJEMPLO:
Para sumergir totalmente en agua una colchoneta inflable necesitamos empujarla
hacia abajo. Es más fácil sostener un objeto pesado dentro del agua que fuera de
ella. Cuando buceamos pareciera que nos apretaran los tímpanos.
Éstos y muchos otros ejemplos nos indican que un líquido en equilibrio ejerce una
fuerza sobre un cuerpo sumergido. Pero, ¿qué origina esa fuerza?, ¿en qué
dirección actúa?, ¿también el aire en reposo ejerce fuerza sobre los cuerpos?, ¿qué
determina que un cuerpo flote o no? Éstas son algunas de las cuestiones que
aborda la estática de fluidos: el estudio del equilibrio en líquidos y gases.
Un fluido en reposo en contacto con la superficie de un sólido ejerce fuerza sobre
todos los puntos de dicha superficie. Si llenamos de agua una botella de plástico
con orificios en sus paredes observamos que los chorritos de agua salen en
dirección perpendicular a las paredes. Esto muestra que la dirección de la fuerza
que el líquido ejerce en cada punto de la pared es siempre perpendicular a la
superficie de contacto.
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En el estudio de los fluidos, resulta necesario conocer cómo es la fuerza que se
ejerce en cada punto de las superficies, más que la fuerza en sí misma. Una
persona acostada o parada sobre una colchoneta aplica la misma fuerza en ambos
casos (su peso). Sin embargo, la colchoneta se hunde más cuando se concentra la
fuerza sobre la pequeña superficie de los pies. El peso de la persona se reparte
entre los puntos de la superficie de contacto: cuanto menor sea esta superficie,
más fuerza corresponderá a cada punto.
Se define la presión como el cociente entre el módulo de la fuerza ejercida per-
pendicularmente a una superficie (F perpendicular) y el área (A) de ésta:
En fórmulas es: P =�
� N/m²
La fuerza por unidad de área, en cada caso, es distinta. Cuando buceamos, la
molestia que sentimos en los oídos a una cierta profundidad no depende de cómo
orientemos la cabeza: el líquido ejerce presión sobre nuestros timpanos
independientemente de la inclinación de los mismos. La presión se manifiesta
como una fuerza perpendicular a la superficie, cualquiera sea la orientación de
ésta.
Las unidades de presión que se utilizan normalmente son:
Sistema Unidad Nombre
M.K.S. N/m² Pascal (Pa)
TECNICO Kg/m² ---
C.G.S. dina/cm² Baría
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EL PRINCIPIO DE PASCAL
En las figuras se muestran dos situaciones: en la primera se empuja el líquido
contenido en un recipiente mediante un émbolo; en la segunda, se empuja un
bloque sólido. ¿Cuál es el efecto de estas acciones? ¿Qué diferencia un caso de
otro?
La característica estructural de los fluidos hace que en ellos se transmitan
presiones, a diferencia de lo que ocurre en los sólidos, que transmiten fuerzas. Este
comportamiento fue descubierto por el físico francés
quien estableció el siguiente principio:
Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se
transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones
y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen.
El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente
llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa,
entre otras.
Cuando apretamos una chinche, la fuerza que el pulgar hace sobre la cabeza es
igual a la que la punta de la chinche ejerce sobre la pared. La gran superficie de la
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EL PRINCIPIO DE PASCAL
En las figuras se muestran dos situaciones: en la primera se empuja el líquido
contenido en un recipiente mediante un émbolo; en la segunda, se empuja un
bloque sólido. ¿Cuál es el efecto de estas acciones? ¿Qué diferencia un caso de
F
La característica estructural de los fluidos hace que en ellos se transmitan
presiones, a diferencia de lo que ocurre en los sólidos, que transmiten fuerzas. Este
comportamiento fue descubierto por el físico francés Blaise Pascal (1623
quien estableció el siguiente principio:
Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se
transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones
y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen.
Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente
llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa,
Cuando apretamos una chinche, la fuerza que el pulgar hace sobre la cabeza es
de la chinche ejerce sobre la pared. La gran superficie de la
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En las figuras se muestran dos situaciones: en la primera se empuja el líquido
contenido en un recipiente mediante un émbolo; en la segunda, se empuja un
bloque sólido. ¿Cuál es el efecto de estas acciones? ¿Qué diferencia un caso de
La característica estructural de los fluidos hace que en ellos se transmitan
presiones, a diferencia de lo que ocurre en los sólidos, que transmiten fuerzas. Este
Blaise Pascal (1623-1662),
Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se
transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones
y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen.
Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente
llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa,
Cuando apretamos una chinche, la fuerza que el pulgar hace sobre la cabeza es
de la chinche ejerce sobre la pared. La gran superficie de la
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cabeza alivia la presión sobre el pulgar; la punta afilada permite que la presión
sobre la pared alcance para perforarla.
Cuando caminamos sobre un terreno blando debemos usar zapatos que cubran
una mayor superficie de apoyo de tal manera que la presión sobre el piso sea la
más pequeña posible. Sería casi imposible para una mujer, inclusive las más liviana,
camina con tacos altos sobre la arena, porque se hundiría inexorablemente.
El peso de las estructuras como las casas y edificios se asientan sobre el terreno a
través de zapatas de hormigón o cimientos para conseguir repartir todo el peso en
la mayor cantidad de área para que de este modo la tierra pueda soportarlo, por
ejemplo un terreno normal, la presión admisible es de 1,5 Kg/cm².
La Presa Hidráulica
El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente
llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa,
entre otras.
Este dispositivo, llamado prensa hidráulica, nos permite prensar, levantar pesos o
estampar metales ejerciendo fuerzas muy pequeñas. Veamos cómo lo hace.
El recipiente lleno de líquido de la figura consta de dos cuellos de diferente
sección cerrados con sendos tapones ajustados y capaces de res-balar libremente
dentro de los tubos (pistones). Si se ejerce una fuerza (F1) sobre el pistón
pequeño, la presión ejercida se transmite, tal como lo observó Pascal, a todos los
puntos del fluido dentro del recinto y produce fuerzas perpendiculares a las
paredes. En particular, la porción de pared representada por el pistón grande (A2)
siente una fuerza (F2) de manera que mientras el pistón chico baja, el grande sube.
La presión sobre los pistones es la misma, No así la fuerza!
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Como P1 = P2(porque la presión interna es la misma para todos
P =�
�
Despejando un término se tiene que:
F1 = F2(��
��)
Si, por ejemplo, la superficie del pistón grande es el cuádruple de la del chico,
entonces el módulo de la fuerza obtenida en él será el cuádruple de la fuerza
ejercida en el pequeño.
La prensa hidráulica, al igual que las palancas mecánicas,
El volumen de líquido desplazado por el pistón pequeño se distribuye en una capa
delgada en el pistón grande, de modo que el producto de la fuerza por el
desplazamiento (el trabajo) es igual en ambas ramas. ¡El dentista debe accio
muchas veces el pedal del sillón para lograr levantar lo suficiente al paciente!
P1
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(porque la presión interna es la misma para todos
P1 = P2 ��
�� =
��
��
se tiene que:
Si, por ejemplo, la superficie del pistón grande es el cuádruple de la del chico,
entonces el módulo de la fuerza obtenida en él será el cuádruple de la fuerza
La prensa hidráulica, al igual que las palancas mecánicas, no multiplica la energía.
El volumen de líquido desplazado por el pistón pequeño se distribuye en una capa
delgada en el pistón grande, de modo que el producto de la fuerza por el
desplazamiento (el trabajo) es igual en ambas ramas. ¡El dentista debe accio
muchas veces el pedal del sillón para lograr levantar lo suficiente al paciente!
P2
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(porque la presión interna es la misma para todos los puntos)
��
��
Si, por ejemplo, la superficie del pistón grande es el cuádruple de la del chico,
entonces el módulo de la fuerza obtenida en él será el cuádruple de la fuerza
no multiplica la energía.
El volumen de líquido desplazado por el pistón pequeño se distribuye en una capa
delgada en el pistón grande, de modo que el producto de la fuerza por el
desplazamiento (el trabajo) es igual en ambas ramas. ¡El dentista debe accionar
muchas veces el pedal del sillón para lograr levantar lo suficiente al paciente!
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III. MATERIALES
JUEGO DE PESAS
CALIBRADOR
JERINGA DE 3CM
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TERIALES
JUEGO DE PESAS DINAMÓMETRO
CALIBRADOR LÍQUIDO (ACEITE, GLICEL)
JERINGA DE 3CM3 TUBO PVC
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DINAMÓMETRO
LÍQUIDO (ACEITE, GLICEL)
TUBO PVC
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VASO DE 250 CM
SOPORTE UNIVERSAL
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VASO DE 250 CM3 PORTA PESAS
SOPORTE UNIVERSAL NUEZ
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PORTA PESAS
NUEZ
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IV. PROCEDIMIENTO
1. Aspirar una pequeña porción de
su embolo varias veces con el fin de que se mojen las paredes y se disminuye
el rozamiento.
2. Colocar un pequeño tubo PVC en la punta y poner la jeringa en posición
vertical.
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PROCEDIMIENTO
Aspirar una pequeña porción de líquido lubricante con la jeringa y desplazar
su embolo varias veces con el fin de que se mojen las paredes y se disminuye
Colocar un pequeño tubo PVC en la punta y poner la jeringa en posición
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lubricante con la jeringa y desplazar
su embolo varias veces con el fin de que se mojen las paredes y se disminuye
Colocar un pequeño tubo PVC en la punta y poner la jeringa en posición
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3. Empujar el embolo hacia arriba totalmente de modo que el
el tubo de PVC y no queden burbujas de aire en el interior de la jeringa.
4. Cerrar el tubo con la pinza de Hoffman y realizar el montaje de la figura.
5. Atar una cuerda al embolo haciendo u pequeño lazo para colgar el porta
pesas. El eje del porta
émbolo.
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Empujar el embolo hacia arriba totalmente de modo que el líquido
el tubo de PVC y no queden burbujas de aire en el interior de la jeringa.
Cerrar el tubo con la pinza de Hoffman y realizar el montaje de la figura.
Atar una cuerda al embolo haciendo u pequeño lazo para colgar el porta
pesas. El eje del porta pesas debe estar en la misma vertical que el eje del
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líquido rebase por
el tubo de PVC y no queden burbujas de aire en el interior de la jeringa.
Cerrar el tubo con la pinza de Hoffman y realizar el montaje de la figura.
Atar una cuerda al embolo haciendo u pequeño lazo para colgar el porta
pesas debe estar en la misma vertical que el eje del
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6. Colocar en el porta pesas el rodillo de 200g y las pesas necesarias hasta
conseguir que el embolo se desprenda.
7. Repetir la experiencia varias veces. Anotar los valores en el cuadro.
8. Pesar el rodillo, pesa, porta pesas y embolo con el dinamómetro. Anotar su
valor en el cuadro de resultados.
9. Medir el diámetro del embolo y calcular su área.
Diámetro (D)
2 cm = 0.02 m
Área (A) entonces� = 2
4= (0,02)
2
4 = 4�10
−4�2
10. Obtener el valor de la presión dividiendo la fuerza ejercida por la sección del
émbolo.
P = �
�
CUADRO DE RESULTADOS
Medidas
Masa total suspendida
(pesas + rodillo +
porta pesas)
Fuerza ejercida
F = m.g ( N )
P = F/A
1 200 g <> 0, 2 Kg F = 0.2 x 10 = 2N �� =
�
������= �����/�� = ��
2 479g <> 0, 48 Kg F = 0.48 x 10 = 4.8N �� =
�. !
������= �������
3 6.74.1 g <> 0, 68 Kg F = 0.68 x 10 = 6.8N �" =
#. !
������= �$�����
4 774.1 g <> 0, 78 Kg F = 0.78 x 10 = 7.8N �� =
$. !
������= �%�����
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V. SITUACIONES PROBLEMATICAS
1. ¿Por qué el resultado de la presión no es exacto?
El resultado no es exacto por muchos factores como por ejemplo los
materiales a utilizar, los errores humanos que podamos cometer a la hora de
la medición, el tipo de lubricante a usar no es lo mismo por ejemplo usar agua,
que el aceite ya que uno es menos viscoso que el otro, alteran la medición.
2. Puede emplear agua para lubricar el émbolo? El resultado
de la presión se mejorará?
Posiblemente si ya que el agua siendo más denso que el aceite a usar y
menos viscoso la presión que se ejerce en él se da en toda la superficie más
uniformemente que con el aceite, dando así un mejor resultado de presión.
3. Coloque sobre un vaso lleno de agua una hoja de papel,
inviértelo. ¿qué ocurre? Explique.
Es difícil de pensar que el agua no caerá. Pero como todo, tiene una
explicación científica, en este caso, una explicación física.
Lo que sucede es que cuando damos vuelta el vaso, el agua sí intenta caer. El
problema es que la presión en la cámara de aire superior baja, ya que la
columna de agua intenta caer por su propio peso.
Del otro lado de la tapa plástica tenemos la presión atmosférica, que presiona
sobre toda la superficie de la misma, impidiendo que ésta pueda caer.
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Si por algún motivo entran burbujas de aire, eso hará que la presión dentro del
vaso aumente, y la presión exterior, que es la atmosférica, ya no pueda
“sostener” la tapa.
En la siguiente imagen puedes ver más claro todo lo que
4. ¿Cómo actúa la pre
Es una magnitud física tensorial que expresa la distribución NORMAL de una
forma fuerza sobre la superficie. La magnitud tensorial implica que la presión
tiene múltiples puntos de aplicación y manifestación normal sobre las
superficies, que establece la diferencia con la magnitud vectorial. Se mide en
N/m2 es decir Pascal.
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motivo entran burbujas de aire, eso hará que la presión dentro del
vaso aumente, y la presión exterior, que es la atmosférica, ya no pueda
En la siguiente imagen puedes ver más claro todo lo que está
¿Cómo actúa la presión sobre los cuerpos?
Es una magnitud física tensorial que expresa la distribución NORMAL de una
forma fuerza sobre la superficie. La magnitud tensorial implica que la presión
tiene múltiples puntos de aplicación y manifestación normal sobre las
superficies, que establece la diferencia con la magnitud vectorial. Se mide en
es decir Pascal.
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motivo entran burbujas de aire, eso hará que la presión dentro del
vaso aumente, y la presión exterior, que es la atmosférica, ya no pueda
está ocurriendo:
Es una magnitud física tensorial que expresa la distribución NORMAL de una
forma fuerza sobre la superficie. La magnitud tensorial implica que la presión
tiene múltiples puntos de aplicación y manifestación normal sobre las
superficies, que establece la diferencia con la magnitud vectorial. Se mide en
