Exploración de Conceptos Clave en Física: Elasticidad, Densidad, Presión y Principios Fundamentales
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Conceptos Fundamentales de Física: Elasticidad, Densidad, Presión y Principios Clave
Ley de Hooke: Elasticidad
Cuando un objeto se somete a fuerzas externas, experimenta cambios en su tamaño, forma o ambos. Estos cambios dependen de la disposición atómica y los enlaces en el material.
Un cuerpo es elástico cuando, al ser estirado por un peso y luego liberado, regresa a su tamaño original.
Elasticidad: Propiedad de un objeto de cambiar de forma bajo una fuerza de deformación y recuperar su forma original al cesar la deformación.
Los materiales no deformables se denominan inelásticos (por ejemplo, arcilla, plastilina y masa de repostería). El plomo también es inelástico, ya que se deforma fácilmente de manera permanente.
Densidad
La densidad, habitualmente simbolizada por la letra griega "ρ" (rho) y a veces denominada masa específica, es una magnitud que relaciona la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Puede utilizarse en términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.
Presión
En física y disciplinas afines, la presión es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie y sirve para caracterizar cómo se aplica una fuerza resultante sobre una superficie.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la presión se mide en pascales (Pa), una unidad derivada equivalente a una fuerza de un newton actuando uniformemente sobre un metro cuadrado.
Presión Hidrostática
La presión hidrostática es la parte de la presión debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo, la única presión existente es la presión hidrostática. En un fluido en movimiento, puede aparecer una presión hidrodinámica adicional relacionada con la velocidad del fluido. Es la presión que experimentan los cuerpos sumergidos en un líquido o fluido simplemente por estar dentro de este.
Presión Atmosférica
La presión atmosférica es la presión ejercida por el aire en cualquier punto de la atmósfera. Normalmente se refiere a la presión atmosférica terrestre, pero el término es extensible a la atmósfera de cualquier planeta o satélite.
La atmósfera en la Tierra tiene una presión media de 1013.25 hectopascales (hPa) (o milibares (mbar)) al nivel del mar, medida en latitud 45º. La unidad de presión del Sistema Internacional de Unidades (SI) es el newton por metro cuadrado (N/m²) o Pascal (Pa). La presión atmosférica a nivel del mar en unidades internacionales es 101325 N/m² ó Pa.
Principio de Pascal
En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, enunciado por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662), se resume en la frase: «El incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible (líquido), contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo».
El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presión.
Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático será empujado con una fuerza ascendente igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto. De este modo, cuando un cuerpo está sumergido en el fluido, se genera un hidrostático resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo, que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del cuerpo del fluido desplazado y de valor igual al peso del fluido desplazado. Esta fuerza se mide en Newtons (en el SI).
Propiedades de los Fluidos
Puesto que el estudio de la mecánica de fluidos trata típicamente con un fluido en flujo continuo o con una pequeña cantidad de fluido en reposo, es más conveniente relacionar la masa y el peso del fluido con un volumen dado del fluido. Así pues, las propiedades de densidad y de peso específico se definen de la manera siguiente: