Fundamentos de la Física de Fluidos y la Dinámica Atmosférica
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Conceptos Fundamentales de la Física de Fluidos
La Presión
La presión es la fuerza recibida por unidad de superficie. Si se aplica la misma fuerza, la presión es mayor cuanto menor sea la superficie en que se aplica. Su fórmula es: p = F/S.
Principios de la Hidrostática
Principio de Arquímedes
El Principio de Arquímedes establece que el empuje que recibe un cuerpo al introducirse en un fluido es una fuerza vertical y dirigida hacia arriba, cuyo valor es el peso de un volumen de fluido igual al del cuerpo sumergido. Su fórmula es: E = d · g · V.
Los cuerpos más densos que los fluidos se hunden hasta el fondo; los menos densos suben y quedan flotando; y los que tienen la misma densidad quedan sumergidos sin hundirse.
Principio de Pascal
El Principio de Pascal establece que cuando se ejerce una presión externa sobre un líquido en equilibrio, dicha presión se transmite a todo el líquido con igual intensidad y en todas las direcciones.
Presión en Líquidos y Atmósfera
La presión en un punto del interior de un líquido es proporcional a su densidad y a la profundidad del punto.
La presión atmosférica es la que ejerce la atmósfera sobre los objetos inmersos en ella debido al peso del aire. A nivel del mar, 1 atmósfera (atm) equivale a 101 300 Pa (Pascales).
Dinámica Atmosférica y Meteorología
El Tiempo Atmosférico
La atmósfera terrestre es un sistema físico muy cambiante debido principalmente a la acción solar. El Sol es el origen, porque su energía calienta la superficie de la Tierra, creando corrientes de convección entre zonas de aire frío y zonas de aire caliente.
Elementos del Mapa del Tiempo
El mapa del tiempo indica la situación de la atmósfera en un momento dado. Las isobaras son líneas imaginarias que unen los puntos de la atmósfera con igual presión. Un anticiclón es una zona de altas presiones.
Frentes Atmosféricos
Los frentes son líneas de choque entre dos masas de aire de distinta temperatura:
- Frente frío: La masa de aire frío empuja rápidamente hacia arriba a la de aire cálido. El vapor de agua condensa rápidamente, produciendo precipitaciones intensas.
- Frente cálido: La masa de aire cálido asciende sobre la fría de forma más suave. El vapor de agua condensa lentamente, produciendo precipitaciones menos intensas pero más prolongadas.
Vientos y Gradiente de Presión
Los vientos se desplazan de zonas de mayores a menores presiones. En el hemisferio norte, debido a la rotación de la Tierra, giran en el sentido de las agujas del reloj en los anticiclones y en sentido contrario en las borrascas. La velocidad del viento está relacionada con lo juntas que estén las isobaras entre sí. Cuanto más próximos estén, más rápidamente estará variando la presión y mayor será la velocidad. La separación entre las isobaras se denomina gradiente de presión.
Humedad Atmosférica
Se llama humedad de saturación a la cantidad máxima de vapor de agua sin condensar que puede contener 1 m³ de aire.