Hidrostática

Hidrostática

La hidrostática tiene como objetivo estudiar los líquidos en reposo. Generalmente varios de sus principios también se aplican a los gases. El término de fluído se aplica a líquidos y gases porque ambos tienen propiedades comunes. No obstante conviene recordar que un gas puede comprimirse con facilidad, mientras un líquido es prácticamente incompresible.

Principio de PascalEl principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: «el incremento de la presión aplicada a una superficie de un fluido incompresible (generalmente se trata de un líquido incompresible), contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo».Es decir, que si se aplica presión a un liquido no comprimible en un recipiente cerrado, ésta se transmite con igual intensidad en todas direcciones y sentidos. Este tipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo, en la prensa hidráulica o en el gato hidráulico; ambos dispositivos se basan en este principio. La condición de que el recipiente sea indeformable es necesaria para que los cambios en la presión no actúen deformando las paredes del mismo en lugar de transmitirse a todos los puntos del líquido.

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una fuerza  igual al peso del volumen de fluido desalojado.El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

PRESIÓN HIDROSTÁTICAEn general, podemos decir que  la presión se define como fuerza sobre unidad  de  superficie,  o  bien  que  la presión  es  la magnitud  que  indica cómo se distribuye la fuerza sobre la superficie en la cual está aplicada.

Si  una  superficie  se  coloca  en  contacto  con un fluido en equilibrio  (en reposo)  el  fluido,  gas  o  líquido,  ejerce  fuerzas  normales  sobre  la superficie.Entonces, presión hidrostática, en mecánica, es la fuerza por unidad de superficie  que  ejerce  un  líquido  o  un  gas  perpendicularmente  a  dicha superficie.Si la fuerza total (F) está distribuida en forma uniforme sobre el total de un área horizontal (A), la presión (P) en cualquier punto de esa área será

Propiedades secundarias

Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos.

Viscosidad

Conductividad térmica

Tensión superficial

Compresión

Medidas de presión

La mayoría de los medidores de presión, o manómetros, miden la diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica local.Para pequeñas diferencias de presión se emplea un manómetro que consiste en un tubo en forma de U con un extremo conectado al recipiente que contiene el fluido y el otro extremo abierto a la atmósfera.El tubo contiene un líquido, como agua, aceite o mercurio, y la diferencia entre los niveles del líquido en ambas ramas indica la diferencia entre la presión del recipiente y la presión atmosférica local.Para diferencias de presión mayores se utiliza el manómetro de Bourdon, llamado así en honor al inventor francés Eugène Bourdon. Este manómetro está formado por un tubo hueco de sección ovalada curvado en forma de gancho.

Principio Fundamental de la Hidrostática

El Principio Fundamental de la Hidrostática establece que si nos sumergimos en un fluido (líquido o gas), la presión ejercida por éste es proporcional a la  profundidad a que nos encontremos:

La paradoja hidrostática

Si se ponen en comunicación varias vasijas de formas diferentes, se observa que el líquido alcanza el mismo nivel en todas ellas. A primera vista, debería ejercer mayor presión en su base aquel recipiente que contuviese mayor volumen de fluido.

La fuerza debida a la presión que ejerce un fluido en la base de un recipiente puede ser mayor o menor que el peso del líquido que contiene el recipiente, esta es en esencia la paradoja hidrostática.

Recipientes de forma cilíndrica

El concepto de presión

unidad de presión es   y se denomina pascal (Pa), en honor a Blas Pascal. Lee el recuadro de la figura 33 para saber sobre este gran personaje. Más adelante nos referiremos a otras unidades de presión de uso corriente que son muy importantes. Veamos, ahora, algunos ejemplos. 

Ejemplos

La presión en líquidos

La fuerza que aplica el líquido en el fondo del recipiente debe ser su peso; es decir, F = mg. Según [1] su masa debe ser: m = DV y su volumen V = Sh, en que S es el área del fondo del recipiente. Esta importante relación nos dice que la presión que ejerce el líquido en el fondo del recipiente depende solamente de su densidad D, de la altura h de la columna de líquido y de la aceleración de gravedad g del lugar donde se encuentre; es decir, no depende de la forma del recipiente, ni de la superficie del fondo, ni del volumen de líquido.