Estàtica de fluïds

IES Marxadella - Torrent

2

Departament de Física i Química

EQUILIBRI EN FLUIDS

2.0. PRESENTACIÓ DE LA LLIÇÓ

Al obrir l’aixeta, l’aigua surt de la mànega degut a la pressió que exerceix. © José Hernández Navarro.

En la lliçó anterior hem vist l'efecte que produeixen les forces sobre els sòlids.
Estudiarem ara aquest efecte sobre líquids i gasos, que s'agrupen sota el nom genèricde fluids.
L'aplicació de les lleis de la mecànica als fluids permet explicar fenòmens
com la flotació dels cossos o la variació del clima, per citar alguns.
No obstant això, líquids i gasos posseeixen una característica que els diferencia: els primers
mantenen invariable el seu volum, mentre que els segons adquireixen el del recipient que els conté.
Aquesta diferència fa útils als líquidsper a transmetre pressió a distància,
el que ens permet construir una gran diversitat de màquines.

© Dept. Física i Química – J. Satoca

Versió 2012

4t ESO. Unitat 2Pàgina1

IES Marxadella - Torrent

Departament de Física i Química

2.1. PRESSIÓ

L'esquiador llisca per la neu
sense enfonsar-se perquè el
seu pes es reparteix per la
superfície de la taula. El pes
perunitat de superfície és
menor que si camina sobre
la neu.
La deformació que fem en aplicar una força qualsevol (en aquest cas el pes) depèn de la forma que té l'objecte que fa la força i de naturalesa del cos sobre el qual apliquem aquesta força.
És fàcil clavar una xinxeta a la fusta, però és impossible enfonsar el dit en aquesta mateixa fusta. La força
que fem és la mateixa i la naturalesa delcos sobre el qual exerceixes la força, també. L'única diferència que
existeix entre les dues situacions és que, en el primer cas la superfície de contacte és xicoteta, mentre que
en el segon és molt més gran.
Per caracteritzar l'efecte deformador de la força introduïm una nova magnitud física: la pressió, que té en
compte la mida de la superfície de contacte del cos que exerceix la força.Definim la pressió com el quocient entre la força aplicada i la superfície
de contacte (força per unitat de superfície).
𝑃=

𝐹
𝑆

En el Sistema Internacional d’Unitats (SI), la unitat de pressió és N⁄m2 i s’anomena pascal (Pa).
Un pascal és la pressió que exercim al aplicar una força d’un newton
sobre una superfície d’un metre quadrat.
Definit el concepte de pressió resulta fàcil explicarquè passa amb la xinxeta i el dit.
La superfície de contacte de la punta de la xinxeta és menor que la del dit. Com que la força que fem és
la mateixa en ambdós casos, la pressió serà més gran quan la superfície siga menor. Per tant, l'efecte
deformador augmentarà en disminuir la superfície de contacte, el que explica que la xinxeta es clave en
la fusta i el dit no.

© Dept. Física i Química– J. Satoca

Versió 2012

4t ESO. Unitat 2Pàgina2

IES Marxadella - Torrent

Departament de Física i Química

2.2. DENSITAT
La densitat d’una substància es defineix com la massa que hi correspon
a una unitat de volum.
𝑑=

𝑚
𝑉

La unitat SI per a la densitat es kg⁄m3, però s’utilitzen amb freqüència altres unitats, com el g⁄cm3 o el g⁄l.
La densitat del aigua és 1.000kg⁄m3. Això significa que un metre cúbic d’aigua té una massa de 1.000 kg i
pesa uns 10.000 N, aproximadament (considerant 𝑔 = 10 Nkg −1).
Substància

Densitat (kg⁄m3 )

aire
alcohol
petroli
oli d’oliva
gel
aigua
aigua de mar
formigó
alumini
acer
coure
plata
plom
mercuri
plutoni
or
Osmi

1,28
790
800
910
920
1.000
1.025
2.400
2.700
7.800
8.900
10.500
11.300
13.60017.700
18.900
22.600

Per mesurar la densitat d'un líquid podem utilitzar el densímetre. Es tracta d'un aparell com el de la
il·lustració, que es deixa surar en el líquid del que es vol mesurar la densitat. L'escala en què està graduat el
densímetre proporciona directament el valor de la densitat.

Mesura indirecta de la densitat d'un sòlid o d'un líquid
Per mesurar la densitat d'un...