Bachiller

Explicar el Comportamiento de los Fluídos en los Seres Vivos Aplicando
las Leyes de la Hidrostática e Hidrodinámica

FÍSICA PARA BIOLOGOS
005-2514

FLUIDOS
Se define FLUIDO como el conjunto de moléculas distribuidas al azar que se mantienen unidas
por fuerzas cohesivas débiles y por fuerzas ejercidas por las paredes del recipiente. Éste término
incluye a líquidos y gases.

PRESIÓN
Sedefine como la razón de la cantidad de fuerza entre área sobre la cual aquella se distribuye; es

decir, es la fuerza F que actúa perpendicular al área A:

P

F
A

(1)

La unidad de presión en el sistema S.I. es el PASCAL (Pa):
1 atm = 1,013 x 105 Pa = 760 torr
El elemento de volumen consta de una sección transversal A y espesor h (V = A h), y masa
m (m =  V).


F2
W

m
: es la densidad del fluido. ρ 
V

F1 : es la fuerza ejercida sobre el elemento
h
h


F1


Figura 1.- Elemento de volumen
F1
de un fluido en reposo.

en cualquier punto por el fluido; en este caso,
cara inferior.


F2 : es la fuerza ejercida sobre el elemento
en cualquier punto por el fluido; en este caso,
cara superior.



W : es el peso del cuerpo. ΔW g m

Aplicando la segunda ley de Newton y la condición de equilibrio:



F  0

p
 -ρ g
h
El término   g, es el peso específico del fluido. Esta ecuación es válida para cualquier fluido.
Rescribiendo nuevamente la ecuación anterior:

P  P0  ρ g h

(2)

La densidad es constante para los líquidos y es independiente de la presión. Si el recipiente está
abierto, Po = Pa;siendo Pa la presión atmosférica, cuyo valor es.
Pa = 1,013 x 10 5 Pa = 1 atm

P  Pa  ρ g h
La expresión P – Pa es la presión manométrica. La presión es la misma en todos los puntos que
tienen la misma profundidad, sin importar la forma del recipiente.

PRINCIPIO DE PASCAL
Si aumentamos P0 mediante un pistón situado en la superficie del líquido que permita presionar
sobre él, elaumento de presión es el mismo en todo el líquido. Esto se conoce como el
PRINCIPIO DE PASCAL:
“La presión aplicada a un fluido encerrado se transmite íntegramente a
cualquier punto del fluido y a las paredes del recipiente que lo contienen”.
Una aplicación de la ley de Pascal es la Prensa Hidráulica

F1

d1

d2

W

F2


Se aplica una fuerza F1 a un pequeño
pistón de área A1. Lapresión se
transmite a través del fluido hasta un
pistón más grande de área A2.y con una

fuerza F2 Dado que la presión es la
misma en ambos lados, vemos que:

P1  P2

Figura 2.- Prensa Hidráulica.



F1
F2

A1
A2


A
F2  2 F1
A1


A
Esto indica que la fuerza F2 es mayor que F1 por un factor 2 .
A1

(3)

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
“Cualquier cuerpo total oparcialmente sumergido en un fluido es empujado
(Empuje o fuerza de flotación) hacia arriba por una fuerza que es igual al peso del
fluido desplazado por el cuerpo”.
La fuerza que ejerce el fluido sobre un objeto que está dentro de él se llama FUERZA DE

EMPUJE ( E ) y está dirigida hacia arriba.



E-W

EW

E  Pf A  ρf g h A  ρf g V  m g  W
P0 = 0
Volumen del
cuerpo


EPeso del fluido
desalojado

Vf = Vc = V

h


W
Figura 3.- Cuerpo sumergido
en un fluido.

Caso I:- Cuerpo totalmente sumergido.
Cuando un cuerpo se sumerge totalmente en un fluido de densidad f, la fuerza de empuje hacia
arriba está dada por:

E  ρ f Vc g
donde Vc es el volumen del cuerpo. Si el cuerpo tiene una densidad c, su peso es igual a:
W = m g = c Vc g
y lafuerza neta que actúa sobre el cuerpo es:
E – W = f Vc g - c Vc g

E


W
Figura 4.- Cuerpo totalmente
sumergido.

E - W = (f - c) Vc g

Si c < f , el objeto se acelera hacia arriba (flota).
Si c > f , el objeto se acelera hacia abajo (se hunde).

Caso II.- Cuerpo parcialmente sumergido.
Considere un cuerpo en equilibrio estático flotando sobre un fluido; es decir, se...