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HIDROSTÁTICA


Definiciones
La Hidrostática es la parte de la física que estudia los fluidos líquidos en reposo. Entendemos por fluido cualquier sustancia con capacidad para fluir, como es el caso de los líquidos y los gases. Éstos se caracterizan por carecer de forma propia y por lo tanto, adoptar la del recipiente que los contiene. Por otra parte, los líquidos (difícilmente compresibles)poseen volumen propio mientras que los gases (compresibles), ocupan la totalidad del volumen del recipiente que los contiene.

Fuerza y Presión
YA vimos el concepto de fuerza, una magnitud vectorial que representa la acción sobre un cuerpo. La presión es una magnitud escalar, y se define como la fuerza que actúa sobre un cuerpo por unidad de área. Así por ejemplo, la presión atmosférica es lafuerza que ejerce el aire que nos rodea sobre la superficie terrestre.


P = F / S


La presión que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene es siempre perpendicular a dicha superficie.

Unidades: veamos cuales son las unidades de presión en los tres sistemas métricos.



A la unidad del sistema C.G.S. ( dina / cm2 ) se ladenomina baria y a la unidad del M.K.S. (N/m2) se la denomina Pascal.

Equivalencias entre los tres sistemas: la siguiente igualdad establece la equivalencia entre las unidades de los tres sistemas vistos:


1 Kg/m2 = 9.8 N/m2 = 98 dyn / cm2













TEOREMA GENERAL DE LA HIDROSTÁTICA

Supongamos que nos sumergimos en una pileta de 5 m de profundidad.
¿Qué pasa con nuestros oídos amedida que vamos descendiendo?

¿Por qué ocurre esto?


¿ De qué factores depende entonces la presión que ejerce el agua sobre nuestro cuerpo?



Podemos ahora enunciar el Principio General de la Hidrostática de la siguiente manera:

"La diferencia de presión entre dos puntos de una masa líquida en equilibrio, es igual al producto del peso específico del líquido por la diferencia de nivel entreambos puntos"


En la figura siguiente, Pa y Pb son las presiones en dos puntos diferentes de la masa líquida, r es el peso específico del líquido y h la distancia vertical entre ambos puntos:


Pb – Pa =  . h

[  ] = g / cm3
[ h ] = cm 2
[ P ] = g.cm/cm3 = g / cm2



Presión sobre paredes y fondo en recipientes
Las presiones ejercidas por un líquido sobre las paredes yel fondo del recipiente que lo contiene, son siempre perpendiculares a la superficie.
En la figura que sigue, la presión en el fondo del recipiente (Pb) es la suma entre la presión ejercida sobre la superficie del líquido (presión atmosférica) y el producto del peso específico por la altura de éste:




Pa = Po +  . ha
Pb = Po +  . hb

Pa: Presión ejercida en la pared
Pb:Presión ejercida en el fondo
Po: Presión ejercida sobre la superficie el líquido
(presión atmosférica)
: peso específico del líquido
h: altura de líquido sobre el punto







Paradoja Hidrostática

Volviendo al ejemplo de la pileta, vimos que al sumergirnos, aumenta la presión sobre nuestro cuerpo a medida que descendemos. Ahora nos preguntamos ¿Tiene algo que ver laforma de la pileta con la presión que soportamos?



La presión ejercida en el fondo del recipiente depende del peso específico y de la altura del líquido siendo independiente de la forma del recipiente y de la cantidad de líquido contenido en él.




Vasos Comunicantes
Si colocamos varios recipientes con formas diferentes conectados entre sí por su parte inferior, tendremos entonces un sistemade vasos comunicantes.

Suponiendo que todos los recipientes están abiertos en su parte superior y volcamos agua dentro de ellos, ¿ qué esperas que ocurra con el nivel del líquido en todos ellos?



En los V.C. con un solo líquido, éste alcanza el mismo nivel en todos los recipientes pues la superficie está sometida a la misma presión (atmosférica) y todos los puntos que están a igual nivel...