HIDROSTATICA - ESTATICA DE FLUIDOS
MECANICA DE FLUIDOS: Es la rama de la mecánica de medios continuos y estudia el movimiento de
los fluidos ya sea
gases o líquidos, así como las fuerzas que los provocan.
La Mecánica de fluidos se divide básicamente:
- Estática de fluidos
- Dinámica de fluidos
FLUIDO: Es toda sustancia
capaz de expandirse y deformarse, a esta característica se le denomina FLUIDEZ.
Tipos de fluido:
Liquido → forma variable, volumen definido
Gaseoso → forma indefinida, volumen indefinido
Como la naturaleza de los líquidos y los
gases no son iguales, el estudio de los fluidos se dividirá en:
Estática de fluidos líquidos en reposo → Hidrostática
Estática de fluidos gaseosos en reposo → Neumostática
CONCEPTOS PREVIOS
DENSIDAD (𝛒):
La densidad(ρ) de una sustancia se define como la
relación entre su masa y su volumen.
ρ =
masa (m) → kg; g
volumen (V) → m3: cm3
ρ → kg/m3; g/cm3
PESO ESPECIFICO (γ):
Es la magnitud que mide el peso que posee
cada unidad de volumen de un material determinado.
𝛄 =
𝛄 = ρg
W = ρgV
γ → N/m3
W = mg
g = aceleración de la gravedad
PRESION (Pr):
La presión Pr, representa la distribución
de la fuerza F por cada unidad de área.
Pr =
Presión (Pr) → Pascal (Pa) → 1 Pa = N/m2
“Cuanto
menor sea el área A sobre la cual actúa una fuerza F, tanto mayor será la
presión que produzca”
PRESION HIDROSTATICA (PH):
Se debe al peso del propio líquido (acción
de la gravedad sobre el líquido) y se manifiesta como un efecto de compresión
que actúa perpendicularmente en cada punto de la superficie del cuerpo
sumergido.
PH = ρ(liquido)gh
Ejemplo 1: ¿Cuál será la presión
hidrostática en el fondo de un recipiente lleno de gasolina?
(g=10m/s2)
Datos:
ρ(gasolina) = 700kg/m3; g =
10m/s2; h = 0,8m
PH = ρ(liquido)gh
PH = (700kg/m3)(10m/s2)(0,8m)
PH = 5600N/m2 =
5600Pa
PRESION ATMOSFERICA:
La presión atmosférica es la fuerza por
unidad de superficie que ejerce el aire que forma la atmosfera sobre la superficie
de la tierra.
La presión máxima es la ejercida sobre el
nivel del mar 101325Pa y disminuye a medida que se aumenta la altura respecto
de aquel.
EL EXPERIMENTO DE TORRICELLI:
También conocido como barómetro.
En 1643 el físico-químico Evangelista
Torricelli logro medir la presión atmosférica.
Presión atmosférica = atm
1 atm = 76cmHg = 1,033kgf/cm2
1 atm = 1,01x105 Patm ≅ 105Pa
1 Bar = 105Pa = 105N/m2
1 Bar = 100kPa
PRESION EN EL INTERIOR DE UN LÍQUIDO:
La presión a una profundidad h dentro de
un recipiente que contiene un líquido de densidad ρ, estará dada por:
Pr = Patm + ρ(liquido)gh
Ejemplo 2: Una piscina de 3m de profundidad se
encuentra totalmente llena de agua. ¿Cuál es la presión en el fondo?(g=10m/s2)
Pr = Patm + ρ(liquido)gh
Pr = 105N/m2 + (1000kg/m3)(10m/s2)(3m)
Pr = 105N/m2 + 30000
N/m2 = 130000 N/m2
“La
presión en el fondo es de 130000 N por cada m2”
MANOMETRO:
Es un instrumento de medida de presión de
fluidos (líquidos y gases) en circuitos cerrados. Mide la diferencia entre
presión real o absoluta y la presión atmosférica.
El valor obtenido de le llama presión
manométrica.
Todos los puntos del fluido a medir tienen
la misma presión.
Pfluido = Patm + ρ(liquido)gh
PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA
La diferencia de presiones entre dos
puntos situados en un mismo líquido en reposo es directamente proporción a la
altura entre dichos puntos.
PA = Patm + ρ(liquido)ghA (I)
PB = Patm + ρ(liquido)ghB (II)
Restamos (II) – (I)
PB - PA = ρ(liquido)gH
Isobara: Todos los puntos de un mismo
liquido en reposo y que se ubican en a un mismov nivel soportan la misma
presión hidrostática.
Se le conoce como línea ISOBARA.
PA = PB
PC = PD
VASOS COMUNICANTES
Son recipientes de diversas formas
comunicados entre sí por sus bases.
Cuando un líquido en reposo que se
encuentra al interior de los vasos comunicantes, todos los puntos de dicho
liquido ubicados al misma nivel tendrán la misma presión.
PA = PB = PC
PRINCIPIO DE PASCAL
“La presión aplicada a un
fluido incompresible encerrado es transmitida con igual valor a todos los
puntos del fluido y a las paredes del recipiente”
La figura muestra una prensa hidráulica.
P1 = P2
=
La razón
se le llama ventaja mecánica.
PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
“Un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido es empujado hacia
arriba por una fuerza igual en magnitud al peso del volumen del fluido que
desaloja”.
La fuerza resultante hacia arriba que actúa sobre un objeto total o
parcialmente sumergido en un líquido, se denomina fuerza de flotación o empuje (E)
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