CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE: S.A. N° 08 "HIDROSTÁTICA"

MECÁNICA DE FLUIDOS

Rama de la Mecánica Clásica que estudia el comportamiento y la consiguiente aplicación del estado de reposo o movimiento de los fluidos. Se subdivide en:

ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS.- estudia a los fluidos en reposo. Comprende la Hidrostática.

DINÁMICA DE LOS FLUIDOS.- estudia a los fluidos en movimiento. Comprende la Hidrodinámica y la Aerodinámica

Términos básicos:

A) Densidad: Es aquella magnitud escalar que nos indica la cantidad de masa que tiene un cuerpo por cada unidad de volumen. Cada sustancia (sólida, líquida o gaseosa) tiene su propia densidad.

Problemas Propuestos

Calcular la densidad de un líquido si se sabe que 400g de esta sustancia ocupa un volumen de medio litro. Dar la respuesta en el S.I.
Los líquidos mostrados se vierten en un solo recipiente de manera que la mezcla tiene una densidad media de 6 g/cm3. ¿Cuál es la densidad del líquido "A"? (en g/cm3)

B) Presión: Es la cantidad física que nos indica la forma como una fuerza se distribuye perpendicularmente por cada unidad de superficie. Su valor medio se determina así:

Donde: P=presión (Pascal) ; F= fuerza (Newton) y A= área (m2)

Problemas Propuestos:

Determinar la presión (en kPa) que experimenta la base del bloque cúbico de 6kg y 20cm de arista. F= 40N.
Determinar (en N) la fuerza "F", si se sabe que en la base del bloque existe una presión de 20kPa. Masa del bloque = 2kg, área de la base del bloque= 40cm2.

C) Presión Hidrostática: Es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.

La presión hidrostática es igual a la densidad del líquido, por el valor de la aceleración producida por la gravedad y por la altura o profundidad.

D) Teorema fundamental de la Hidrostática:

"La diferencia de presiones entre dos puntos ubicados en una masa líquida en reposo depende directamente de la diferencia de sus profundidades"

P_B – P_A = ρ h

P_A, P_B = Presiones en los puntos A y B
ρ = Peso específico del líquido
h = Altura

Ejercicios:

Un tubo en U contiene mercurio, y en una de sus ramas se ha vertido una columna de agua de altura h1=44 cm, y en la otra un líquido de densidad d2= 6 g/cm3 y altura h2= 30cm. Determinar la distancia vertical entre los niveles de mercurio en ambas ramas. (dHg = 13,6 g/cm3)
En el sistema físico mostrado, se pide encontrar la presión hidrostática en el punto "X" del tubo cerrado, si d1= 2000 kg/m3, y d2= 1500 kg/m3.
Cual es la diferencia de presiones entre los puntos A y B de los depósitos de la figura? h1= 15cm; h2=10cm; h3=25cm.

E) Vasos comunicantes:

Sirven para demostrar que la presión hidrostática sólo depende de la altura. Galileo dedujo lo siguiente: cuando vertemos un mismo fluido dentro de varios vasos de diferentes formas comunicados entre sí, la altura que alcanza el fluido es la misma para todos ellos.

F) Principio de Pascal:

"Toda variación de presión en un punto de un fluido se transmite íntegramente por igual y en toda dirección a todos los otros puntos del mismo".

G) Prensa Hidráulica: Es una de las principales y más importantes aplicaciones del Principio de Pascal.

H) Principio de Arquímedes:

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en equilibrio, experimenta un empuje vertical y hacia arriba, a la que llamaremos empuje, igual al peso de fluido desalojado.

LABORATORIO VIRTUAL

Realicemos el siguiente experimento virtual.