FISICA

UNIDAD 4 ESTÁTICA Y DINÁMICA DE FLUIDOS
4.1 ESTÁTICA DE FLUIDOS, DENSIDAD, PRESIÓN DE UN LÍQUIDO, PRINCIPIO DE ARQUIMEDES, PRINCIPIO DE PASCAL, TENSIÓN SUPERFICIAL, ANGULO DE CONTACTO Y CAPILARIDAD
Estática de los fluidos, Estudia el equilibrio de los fluidos bajo la acción de fuerzas estacionarias.

DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA Y PESO ESPECÍFICO

Densidad o masa especifica
En un fluido,es importante la densidad o masa específica ella permite calcular el peso del elemento de volumen que se considere, que es una posible fuerza exterior actuando sobre cada elemento de fluido. Para un elemento de volumen dV ubicado en algún punto del fluido y que contenga una masa dm, la densidad ρ en ese punto se define mediante

ρ =
dm

dV

La unidad de densidad en SI será kg/m3 pero se usageneralmente densidades en g/cm3, 1 g/cm3 =1000 kg/m3.

Densidad relativa
Es posible utilizar una escala de densidades relativas a la de alguna sustancia específica, por ejemplo existen las densidades de los fluidos respecto al agua, es decir
ρr =
p

pagua

cantidad adimensional.

Densidad del agua a 4º C = 1g/cm3

Peso específico
El peso específico denotado por γ se define como elpeso por unidad de volumen del fluido, es decir γ = ρg, la unidad SI será N/m3.

Ejemplo: Suponga que usted es capaz de llevar un peso de 400 N. ¿Cuál sería el tamaño del cubo hecho de oro podría usted llevar? La densidad del oro es 19300 kg/m3.
Solución.




LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS. El concepto de presión es muy general y por ello puede emplearse siempre que exista una fuerza actuandosobre una superficie. Sin embargo, su empleo resulta especialmente útil cuando el cuerpo o sistema sobre el que se ejercen las fuerzas es deformable. Los fluidos no tienen forma propia y constituyen el principal ejemplo de aquellos casos en los que es más adecuado utilizar el concepto de presión que el de fuerza.

Cuando un fluido está contenido en un recipiente, ejerce una fuerza sobre susparedes y, por tanto, puede hablarse también de presión. Si el fluido está en equilibrio las fuerzas sobre las paredes son perpendiculares a cada porción de superficie del recipiente, ya que de no serlo existirían componentes paralelas que provocarían el desplazamiento de la masa de fluido en contra de la hipótesis de equilibrio.

La orientación de la superficie determina la dirección de la fuerzade presión, por lo que el cociente de ambas, que es precisamente la presión, resulta independiente de la dirección; se trata entonces de una magnitud escalar.

La presión se designa con la letra p, y se define como la fuerza de compresión por unidad de área perpendicular a la fuerza.


Unidades de presión. En el Sistema Internacional (SI) la unidad de presión es el pascal, se representa por Pay se define como la presión correspondiente a una fuerza de un newton de intensidad actuando perpendicularmente sobre una superficie plana de un metro cuadrado.
1 Pa = 1 N/m2.

Otras unidades:
Atmósfera (atm) se define como la presión que a 0 ºC ejercería el peso de una columna de mercurio de 76 cm de altura y 1 cm2 de sección sobre su base.
1 atm = 1,013x105 Pa.
Bar es realmente unmúltiplo del pascal y equivale a 105 N/m2.
En meteorología se emplea con frecuencia el milibar (mb) o milésima parte del bar
1 mb = 102 Pa ó 1 atm = 1013 mb.
También tenemos:
Milímetros de mercurio
1 mmHg = 133,322 Pa
Torr
1 torr = 133, 322 Pa
1 torr = 1 mmHg

Ejemplo: En 1654, Otto Van Guericke, alcalde de Magdeburgo e inventor de la bomba de aire, demostró que dos equipos de caballos nopodrían separar dos hemisferios de bronce evacuados. ¿Si los diámetros de los hemisferios fueron 0,30 m, qué fuerza sería requerida para separarlos?

Solución.


Consideremos el hemisferio orientado con su eje a lo largo del eje x. Tomemos una tira estrecha de la ancho ds que circunda el hemisferio. El componente de x de la fuerza en esta tira es



HIDROSTÁTICA

PRESIÓN EN UN PUNTO DE UN...