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Guía didáctica: Física para las Ciencias Biológicas Sustituyendo los datos, obtenemos: ¿Cuánto desciende el émbolo? El volumen de aire que comprime el émbolo, es: Sustituyendo los valores, tenemos: 104 v = v i - v f v = 200 cm 3 - 166,67 cm 3 v = 33,33 cm 3 UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja SEGUNDO BIMESTRE Sabemos que el volumen v de un cilindro de altura h y de sección circular de área A, es: Si despejamos h tenemos: v=A x h Sustituyendo los datos correspondientes, la altura h resulta: Por tanto, el émbolo debe descender 8,33 cm para que empiece a pasar aire de la bomba al neumático. Una vez que sabemos cómo aplicar la ley de Boyle, pasemos al siguiente punto. 10.4 FLOTABILIDAD DEL AIRE Como hemos visto, el aire es un fluido que difiere de los líquidos por su compresibilidad; por tanto, su comportamiento es similar al de los líquidos. Un objeto en el aire flota si su peso es igual o menor que el empuje debido al peso del volumen de aire desalojado por el objeto. En las páginas 275 a 276 del texto básico, se describe esta importante propiedad del aire. Piense usted. ¿Por qué un globo se infla más a medida que asciende en la atmósfera? Una vez que ha entendido este tema, pasemos a revisar como se aplica el teorema del trabajo - energía en los fluidos.
SEGUNDO BIMESTRE Guía didáctica: Física para las Ciencias Biológicas 10.5 PRINCIPIO DE BERNOULLI En el caso de un fluido que fluye por un tubo horizontal, la presión y la velocidad se relacionan inversamente, esto se conoce como principio de Bernoulli, y que tiene amplia aplicación ya en el flujo de fluidos como en la sustentación de objetos en el aire. Este principio se deriva del teorema trabajo - energía estudiado en la unidad 5. Por tanto, le invito a ir a las del texto básico, para conocer este principio y su aplicación a casos concretos. Este es un tema de mucha aplicabilidad en la ingeniería, por lo que vamos ha dedicarle un poco de tiempo, desarrollando algunos tópicos que no aborda el texto. Aprestémonos, sin más preámbulos, con en el estudio del flujo de fluidos. FLUJO DE UN FLUIDO Como se aprecia en la figura 14,17, una línea de corriente que pase por el centro del tubo, resulta horizontal y por tanto se encuentran al mismo nivel, es decir y es constante. Por otra parte, conocemos que el caudal Q es: Q = A v (1) donde A es el área de la sección transversal del tubo y v la velocidad del fluido a través de esa sección. Ahora, designemos con 1 un punto en el centro de la sección transversal mayor del tubo y con 2 un punto en el centro de la sección transversal menor del tubo horizontal (figura 14,17). De acuerdo con el principio de conservación de la masa, el caudal por una tubería siempre es constante (recuerde que los líquidos son incompresibles), por tanto: Q 1 = Q 2 A 1 v 1 = A 2 v 2 Por otra parte, de acuerdo con el teorema del trabajo - energía (la expresión está mostrada al pie de página 277 del texto básico), las energías de velocidad, altura y presión que tiene en fluido, considerando dos secciones del tubo, es: Donde v es el volumen del fluido, que se relaciona con la masa m y la densidad ρ, por la expresión: Sustituyendo v en la ecuación (3), se tiene: (2) UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja 105
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