ESTÁTICA DE FLUIDOSESTÁTICA DE FLUIDOS

1.1. LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS.LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS.2.2. LEYES DE LA HIDROSTÁTICA.LEYES DE LA HIDROSTÁTICA.3.3. APLICACIONES DE LAS LEYES DE LA HISDROSTÁTICA.APLICACIONES DE LAS LEYES DE LA HISDROSTÁTICA.4.4. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA.LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA.

1. LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS1. LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS

CONCEPTO DE PRESIÓNCONCEPTO DE PRESIÓN

La PRESIÓNPRESIÓN es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa; es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie.

Fp = -------

S

UNIDADES S.I. = N / m2

PASCAL(Pa)

F= F=

constanteconstante

F=F=

aumentandoaumentando

S = S =

aumentandoaumentando

S =S =

constanteconstante

p =p =

disminuyendodisminuyendo

p =p =

aumentandoaumentando

¿ Por qué es más ¿ Por qué es más fácil introducir la fácil introducir la

punta de un alfiler punta de un alfiler en un corcho y no en un corcho y no

es tan fácil es tan fácil introducir su introducir su

cabeza?cabeza?

¿Por qué, en la orilla de la playa, se hunde el cuervo en la arena y el

pelícano no?

CONCEPTO DE FLUIDOCONCEPTO DE FLUIDO

TEORÍA CINÉTICO - TEORÍA CINÉTICO - MOLECULARMOLECULAR

La materia está formada por partículas.

Entre las partículas se ejercen fuerzas de corto alcance, que son atractivas cuando están separadas y repulsivas cuando están próximas.

Las partículas se encuentran en un estado de agitación constante.

Entre estas partículas está el vacío.

MATERIA

GASEOSO LÍQUIDO

FLUIR

              

  

Se denomina así al sistema de partículas que, a diferencia de los sólidos, no están unidas

rígidamente y pueden moverse con una cierta libertad unas respecto de las otras.

Esto le permite ceder a cualquier fuerza tendiente a alterar su forma, con lo que fluye adaptándose a la

del recipiente.

La diferencia entre el fluido líquido y el gaseoso radica en que las partículas que componen un líquido se encuentran más

unidas que las de un gas; por esta razón, el volumen del líquido dentro de un recipiente, permanece constante con una

superficie límite bien definida, mientras que el del gas no posee límite y se difunde en el aire disminuyendo su densidad.

FUERZAS QUE EJERCEN LOS FUERZAS QUE EJERCEN LOS FLUIDOS EN EQULIBRIOFLUIDOS EN EQULIBRIO

Un líquido ejerce Un líquido ejerce fuerzas fuerzas

perpendiculares perpendiculares sobre las sobre las

superficies que superficies que están en están en

contacto con él.contacto con él.

PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN LÍQUIDOPRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN LÍQUIDO

La botella que contiene el líquido soporta una fuerza debido al peso del líquido, y por tanto, sobre

la botella actúa una presión.

La presión también actúa sobre el propio líquido, ya que las capas superiores del mismo ejercen una

fuerza sobre las inferiores.

En el interior del líquido existe una presión, originada por su propia fuerza peso que se llama

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN LÍQUIDOLÍQUIDO

LA FUERZA EJERCIDA POR EL AGUA AUMENTA CON LA PROFUNDIDAD. LOS DIQUES Y PRESAS SON MÁS GRUESOS EN LA BASE, YA QUE

SOPORTAN FUERZAS MAYORES.

2. LEYES DE LA HIDROSTÁTICA2. LEYES DE LA HIDROSTÁTICA

LEY FUNDAMENTAL DE LA LEY FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTÁTICAHIDROSTÁTICA

Presión hidrostática = densidad · gravedad · profundidadPh = d · g · h

PRINCIPIO FUNDAMENTAL PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTÁTICADE LA HIDROSTÁTICA

0 m0 m

-5 m-5 m

-10 m-10 m

-15 m-15 m

-20 m-20 m

-25 m-25 m

-30 m-30 m

-40 m-40 m

-45 m-45 m

-50 m-50 m

-55 m-55 m

pB – pA = d ·g (hB – hA )

EL PRINCIPIO DE EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDESARQUÍMEDES

UN CUERPO SUMERGIDO EN UN FLUIDO (LÍQUIDO O GAS) PARECE DISMINUIR DE PESO

(PESO APARENTE)

PESO

El peso, en física, es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre

la masa de un cuerpo. Normalmente, se

considera respecto de la fuerza de gravedad

terrestre.

1. TODO CUERPO SUMERGIDO EN UN FLUIDO EXPERIMENTA UN EMPUJE HACIA ARRIBA.

2. EL EMPUJE QUE RECIBE EL CUERPO ES IGUAL AL PESO DEL VOLUMEN DEL LÍQUIDO QUE DESALOJA.

3. EL EMPUJE NO DEPENDE DEL MATERIAL DEL QUE ESTÉ FABRICADO EL CUERPO, SINO DEL VOLUMEN DEL MISMO QUE SE INTRODUCE EN EL FLUIDO.

Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado

Peso aparente = Peso - Empuje

Peso (P)

Empuje (E)

Pa = Vsólido · g · (dsólido - dlíquido)

Empuje = Vlíquido · g · dlíquido

Peso = Vsólido · g · dsólido

INCOMPRENSIBILIDAD INCOMPRENSIBILIDAD DE LOS LÍQUIDOSDE LOS LÍQUIDOS

LOS LÍQUIDOS NO MODIFICAN SU VOLUMEN AL

ACTUAR SOBRE ELLOS PRESIÓN.

BLAISE PASCAL1623-1662

PRINCIPIO DE PASCALEl 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.

3. APLICACIONES A LAS LEYES 3. APLICACIONES A LAS LEYES DE LA HIDROSTÁTICADE LA HIDROSTÁTICA

APLICACIONES DE LA LEY APLICACIONES DE LA LEY FUNDAMENTAL DE LA FUNDAMENTAL DE LA

HIDROSTÁTICAHIDROSTÁTICA

El sistema relacionado con la denominación de vasos comunicantes se

constituye por dos o más recipientes unidos entre sí y que contienen líquidos.

Dentro de ellos, el nivel del fluido se encuentra por encima de la zona de

comunicación entre los vasos y, debido a la presión atmosférica que soportan,

alcanza la misma altura en cualquiera de ellos. La teoría que explica este principio

busca establecer las condiciones de equilibrio que lo regulan y a partir de ella se consiguen llevar a la práctica diversas aplicaciones de los vasos comunicantes. Así, encontramos diferentes ejemplos en el funcionamiento del Canal de Panamá o

de las canalizaciones del agua.

LOS VASOS COMUNICANTESLOS VASOS COMUNICANTES

TEORÍA DE LOS VASOS COMUNICANTES

Galileo estableció los dos principios que la definen. Cuando echamos un mismo líquido dentro de diversos recipientes conectados entre sí, incluso si tienen distinta forma y tamaño, la altura que alcanza es la misma en todos ellos. En cambio, cuando los vasos comunicantes

contienen fluidos diferentes que no se mezclan homogéneamente, el más denso llena el tubo de comunicación y las alturas del resto de los recipientes resultan inversamente proporcionales a las densidades de

los líquidos.

LOS CANALES

Son los cursos artificiales de agua que unen dos mares, océanos o

ríos evitando largos rodeos o viajes peligrosos en determinadas

épocas del año. Los canales se compartimentan en diferentes tramos provistos de puertas herméticas que posibilitan el llenado o vaciado de agua.

LAS ESCLUSAS

Estos mecanismos,

que se inventaron a

finales del siglo XV en Europa, permiten salvar las diferencias de nivel de una

forma escalonada. Laembarcación entra en la

esclusa, donde se iguala el nivel con el del tramo por donde va a continuar, que luego se abre.

El principio de los vasos comunicantes se aplica de forma

práctica en diferentes mecanismos de accionamiento

hidráulico. Las instalaciones municipales también aprovechan

este principio para suministrar agua a las casas, ya que el

depósito de abastecimiento se sitúa a la misma altura que las viviendas. Para conseguir una fuente, la ubicación del surtidor

debe mantenerse bajo el nivel de agua subterránea de los

terrenos. Además, los sifones tienen forma de U, sirven para trasvasar líquidos y también se

comportan en función de la teoría de los vasos

comunicantes.

LIQUIDOS NO MISCIBLES LIQUIDOS NO MISCIBLES SUPERPUSTOSSUPERPUSTOS

Cuando los recipientes de los vasos comunicantes

contienen líquidos diferentes no miscibles

entre sí y de distinta densidad, la altura que

alcanzan en cada recipiente no es la misma. MANOMETRO

APLICACIONES DEL PRINCIPIO APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDESDE ARQUÍMEDES

CUERPO SUMERGIDOSCUERPO SUMERGIDOS

E

P

E

P

E

P

P P > E> E d sólido > d líquido El cuerpo se sumerge completamente y cae al fondo

P P = E= E d sólido = d líquido El cuerpo se sumerge en el fluido sin llegar al fondo

P P < E< E d sólido << d líquido El cuerpo se sumerge parcialmente (flota)

FLOTABILIDAD DE LOS BARCOSFLOTABILIDAD DE LOS BARCOS

DENSÍMETRODENSÍMETRO

APLICACIONES DEL PRINCIPIO APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE PASCALDE PASCAL

PRENSA HIDRAULICAPRENSA HIDRAULICA

pA = pB

FA FB

------- = ------ SA S B

FRENOS HIDRAULICOSFRENOS HIDRAULICOS

GATO HIDRAULICOGATO HIDRAULICO

4. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA4. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA

• Es la capa gaseosa que envuelve la Tierra.

• Es un fluido.

• Es una mezcla de gases.

• Es una mezcla no homogénea.

• Es más densa en la superficie.

• Es menos densa en las capas superiores.

• Ejerce una presión análoga a la presión hidrostática de los líquidos.

Fp = -------

S

COLUMNA

AIRE Ph = d · g · h

FPESO = m g

La densidad no es uniformeEs imposible

determinar el límite superior de la atmosfera (h)

PRESIÓN ATMOSFÉRICAPRESIÓN ATMOSFÉRICA

EVANGELISTA TORRICELLI1608-1647

La presión atmosférica es la fuerza del aire sobre la superficie terrestre.

1m

OTTO VAN GUERICKE1602-1686

Las ventosas se adhieren a la superficies gracias a la presión atmosférica , que hace que se adhieran fuertemente. Al levantar el borde,

entra aire, las fuerzas se equilibran y la ventosa se despega.

RELACIÓN DE LA RELACIÓN DE LA PRESIÓN PRESIÓN

ATMOSFÉRICA Y ATMOSFÉRICA Y LA ALTITUDLA ALTITUD

INSTRUMENTO PARA MEDIR LA INSTRUMENTO PARA MEDIR LA PRESIÓNPRESIÓN ATMOSFÉRICAATMOSFÉRICA

BAROMETRO(presión atmosférica)

1atm = 760mm Hg =101300Pa

760mm Hg =1013mb = 1,013 bar

ATMOSFERA

MILIBAR