ESTÁTICA DE FLUIDOS

La estática de los fluidos es una parte de la mecánica que estudia a los fluidos en reposo, muchos la llaman hidrostática a pesar que este termino significa "estática del agua". Este termino se utiliza de manera general para designar la estática de los fluidos.

Se conocen como fluidos los líquidos y los gases ya que tienen la propiedad de fluir, no tienen forma definida, toman la forma del recipiente que los contiene. En la estática de los fluidos se presume que el fluido y los demás objetos, tales como el recipiente que los contiene están en reposo, sin embargo, los fluidos que existen en la naturaleza poseen movimiento en su interior debido al roce interno o viscosidad; esto dificulta el estudio de los fluidos ideales, es decir, aquellos en los cuales no existe ningún tipo de viscosidad.

Presión:

Es una magnitud tensorial, cuyo modulo mide la distribución de una fuerza sobre la superficie en la cual actúa.

En el sistema internacional de unidades encontramos que:

Principio fundamental de la hidrostática:

Si un fluido está en reposo en un recipiente, todas las parte del fluído, deben encontrarse en equilibrio estático.

asimismo, todos los puntos que están a la misma profundidad deben hallarse a la misma presión.

Presión atmosférica:

La tierra esta rodeada por una capa de aire (atmósfera) que por tener peso, presiona a todos los objetos de la tierra, esta distribución de fuerzas toma el nombre de presión atmosférica.

Si la tierra fuese perfectamente esférica, el valor de la presión atmosférica en la superficie, seria la misma para todos los puntos; pero como no es así, ya que nuestro planeta tiene montañas y depresiones, entonces la presión atmosférica depende del a altura a la cual se mida.

Experimento de Torricelli:

Evangelista Torricelli (1608-1647) fue el primero (en 1643) que logró medir la presión atmosférica mediante un curioso experimento.

Torricelli llenó de mercurio un tubo de 1 m de largo, (cerrado por uno de los extremos) y lo invirtió sobre un cubeta llena de mercurio. Sorprendentemente la columna de mercurio bajó varios centímetros, permaneciendo estática a unos 76 cm (760 mm) de altura.

Torricelli razonó que la columna de mercurio no caía debido a que la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del mercurio (y transmitida a todo el líquido y en todas direcciones) era capaz de equilibrar la presión ejercida por su peso.

donde:

p: presion

m: masa

g : fuerza gravitacional (9.8m/s2 en la tierra)

d: densidad

h: altura

atm: atmosférica

Hg: mercurio

Como según se observa la presión era directamente proporcional a la altura de la columna de mercurio (h), se adoptó como medida de la presión el mm de mercurio.

Así la presión considerada como "normal" se correspondía con una columna de altura 760 mm.

La presión atmosférica se puede medir también en atmósferas (atm):

1 atm=760 mm=101.325 Pa =1,0 “kilo” (kgf/cm²)

Teniendo en cuenta la formula, podemos resolver problemas sencillos de presión asi:

Principio de Pascal:

El principio de Pascal es una ley o un enunciado que fue elaborado por el físico y matemático de origen francés Blas Pascal y que nos dice que el aumento de la presión que se aplica a una superficie que tiene un fluido incomprensible que está contenido en un recipiente indeformable, se transmite con igual valor a cada una de las partes que tenga el recipiente.

La prensa hidráulica:

es aquel dispositivo o maquina que esta constituida básicamente por dos cilindros de diferentes diámetros conectados entre si, de manera que ambos contienen un líquido.

el objetivo de esta maquina es obtener fuerzas grandes utilizando fuerzas pequeñas. Tener en cuenta que esta maquina esta basada en el principio de Pascal. Esta maquina funciona como un "multiplicador de fuerza".

Este principio consiste en la explicación que se hace de cómo la presión que ejerce un fluido que se encuentra en equilibrio y que no puede comprimirse, alojado en un recipiente en el cual las paredes no se deforman, se transmite con la misma intensidad en todos los puntos de dicho fluido sin importar la dirección.

El enunciado que define el principio de Pascal es el siguiente:

La presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.