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COLEGIO DE BACHILLERES PLANTEL No. 15 “CONTRERAS”

ACADEMIA DE FÍSICA

Elaboró: Ing. Raúl González R.

Tarea 3 (Problemas de Presión y Presión Atmosférica ) Definición de Presión. La presión promedio sobre una superficie de área A se define como la fuerza dividida por el área donde la fuerza debe ser perpendicular (normal) al área:

distribuye se fuerza la que la sobre Área

áreaun sobre Normal FuerzaPresión =

A

FP =

Donde en el sistema internacional de unidades: P = Presión producida Pascal (Pa)= N/m2. F = Fuerza aplicada y normal al área de aplicación. N. A = Área donde se está aplicando la fuerza. m2.

Definición de Presión Atmosférica (atm). La tierra está rodeada por una capa de aire llamada atmósfera. Debido a su peso, el aire que ejerce una presión sobre todo los cuerpos que están en contacto con el llamada presión atmosférica. Actúa en todas direcciones y sentidos: hacia arriba, hacia abajo y lateralmente. Al nivel del mar cada cuerpo recibe aproximadamente una presión de 1 Kg/cm2, equivalente a 98,000 Pa ó 98 KPa. La capa de aire que envuelve a la tierra, es decir la atmósfera, se va reduciendo a medida que se asciende a grandes alturas sobre la superficie de la tierra. La atmósfera de la tierra está formada por varias capas, uno de ellas es la troposfera . Es la más cercana a la superficie terrestre, alcanza aproximadamente 11 kilómetros de espesor, y contiene el 75% de toda la atmósfera. Arriba de la troposfera está la estratosfera , la cual alcanza unos 40 kilómetros de altura desde la superficie terrestre. En la troposfera no hay nubes, pues el aire que seco y supresión es baja, equivalente al 1% de la presión atmosférica al nivel del mar. El ozono , gas natural de intenso olor característico, es una variedad del oxígeno. El aire contiene pequeñas cantidades de ozono producido por las plantas y se encuentra presente, sobre todo, en la parte superior de la estratosfera, es decir, en la siguiente capa llamada mesosfera. La capa más alta de la atmósfera es la ionosfera y contiene muy pocas moléculas de aire, éstas han perdido electrones por la radiación solar y, por tanto, están ionizadas. Como la presión atmosférica varía con altura, al nivel del mar se tiene su máximo valor y se le denomina presión normal, cuyo valor se considera igual a una atmósfera o 760 mm de Hg.


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La presión atmosférica se puede medir en otras unidades que son:

1 atmósfera (atm) = 1.013X105 Pa 1 Torr = 1 mm de Mercurio (mm de Hg) = 133.32 Pa

1 lb/in2 = 6.895 KPa

Problemas Resueltos.

1. Un cilindro metálico es de 80 kg, 2 m de longitud y un área de 25 cm2 en cada base. Si una de sus bases está en contacto con el piso, ¿qué presión ejerce el cilindro sobre el suelo?

Solución. . . Primero calculamos el peso del cuerpo.

Peso = Fuerza = (80 kg)(9.81 m/seg2) = 784.8 N

Después, realizamos la conversión del área a metros cuadrados.

242

22 1025

cm 000 10

m 1cm 25 mX −=

Finalmente, calculamos la presión ejercida en el piso.

PaXmX

NP 5

24101.3

1025

8.784 == −

2. La presión atmosférica tiene un valor aproximado de 1X105 Pa. ¿Qué fuerza

ejerce el aire confinado en un cuarto sobre una ventana de 40 cm por 80 cm? Solución. . .

La presión atmosférica ejerce una fuerza normal sobre cualquier superficie que se encuentre dentro de la atmósfera. Por consiguiente, la fuerza sobre la ventana es perpendicular a ésta y se obtiene por:

F = PA = (1X105 N/m2)(0.40m)(0.80m) = 3.2X104 N

Es claro que una fuerza casi igual, debida a la presión atmosférica sobre el exterior, impide que la ventana se rompa.


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Problemas Propuestos.

1. Un acróbata de 60 kg realizar un acto de equilibrio sobre un bastón. El extremo del bastón, en contacto con el piso, tiene un área de 0.92 cm2. Calcule la presión que el bastón ejerce sobre el piso. (Despreciar el peso del bastón.)

Resp. 6.4X106 Pa

2. Una señorita se encuentra de pie con los pies juntos los cuales ocupan un área de 250 cm2. ¿Cuál será la presión que ejerce sobre el piso si su masa es de 65 Kg?

Resp. 25506 Pa = 25.5 KPa

3. Un bloque de hielo de 50 Kg se coloca en tres posiciones diferentes. ¿En que posición ejercerá mayor presión contra el piso? Demuestra matemáticamente.

4. A una altura de 10 Km (33 000 pies) sobre el nivel del mar, la presión atmosférica es de aproximadamente 210 mm de Hg. ¿Cuál es la fuerza resultante sobre una ventana de 600 cm2 de un avión que vuela a esa altura? Suponga que la presión dentro de la nave es de 760 mm de Hg. La densidad del mercurio es 13,600 Kg/m3.

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