hidrodinámica

FÍSICA DE FLUIDOS – UNIDAD I

Hidrostática I
Descripción general de los fluidos
Los objetos de nuestro entorno inmediato los encontramos en estado sólido, en estado líquido o como
gases. Los sólidos se caracterizan por poseer una forma y un volumen propio y estable; los líquidos, en
cambio, si bien poseen un volumen definido, se depositan en el fondo de los recipientes, adaptándose a laforma de estos; y los gases no poseen ni forma ni volumen propio, ocupando todo el espacio que tienen
disponible.
Esta definición, si bien es útil para muchos casos, con frecuencia resulta un tanto vaga. Esto se advierte
cuando nos preguntamos, ¿en qué estado se encuentra la jalea de un postre? o ¿en qué estado nos
encontramos nosotros? o ¿en qué estado se encuentra el aire de la atmósferaconsiderada globalmente?
Por otra parte, si preguntamos en qué estado se encuentra el vidrio de una ventana o de un vaso, la
respuesta será unánime: sólido. Sin embargo, se ha observado que en los ventanales de antiguas
catedrales los vidrios son más gruesos abajo que arriba; es decir, lentamente se están derramando, como
se ilustra en la figura 28. Así, incluso algo que nos parece muy sólidopodría corresponder, como en este
caso, a un líquido altamente viscoso. Las definiciones, aunque útiles, no siempre se prestan para ser
seguidas a ciegas.

Los objetos que mejor se comportan como un sólido son los cristales de diamante, pero incluso éstos
pueden ser alterados. En definitiva, los conceptos de sólido, líquido y gas son un tanto relativos y
dependen de las circunstancias en quese encuentre la materia. Nosotros consideraremos el vidrio de una
ventana o la madera de la cubierta de una mesa como sólidos por cuanto durante el tiempo en que los
podemos considerar, para el análisis de una situación o un experimento, conservan prácticamente
inalterada su forma.
El que un material se encuentre en alguno de estos estados depende principalmente de la temperatura que
tenga yello se debe a las fuerzas de cohesión entre átomos y entre moléculas. Los sólidos, átomos y
moléculas vibran entre posiciones bien definidas, ya que las fuerzas de cohesión entre ellos son muy
grandes. En los líquidos, las moléculas están un poco más separadas, de modo que presentan cierta
libertad de movimiento. En los gases, en cambio, las moléculas están a distancias tan grandes unas deotras que las fuerzas de cohesión prácticamente no existen. En algunos casos (gases ideales), incluso se
pueden despreciar.
1

FÍSICA DE FLUIDOS – UNIDAD I
En esta unidad nos preocuparemos de comprender el comportamiento de los fluidos, término genérico que
incluye a líquidos y gases; es decir, materiales en que átomos y moléculas pueden moverse con cierta
facilidad unos respecto deotros. Al estudio de un fluido que está en reposo (agua quieta en un vaso, aire
cuando no hay viento, etc.) se denomina hidrostática, y cuando se estudia un fluido que está en
movimiento o algo que se mueve en éste (agua corriendo por un río o saliendo de una cañería, avión en
vuelo, etc.) se habla de hidrodinámica.
La masa de los objetos podemos medirla con una balanza o (indirectamente) con undinamómetro. La
unidad de masa en el Sistema Internacional (SI) es el kilogramo (kg), que conocemos bien porque lo
empleamos en la vida diaria. También empleamos algunos de sus derivados, como el gramo (g) y la
tonelada (1.000 kg).

Toda porción de materia posee una masa m y, bajo ciertas condiciones, un volumen V que permiten definir
la densidad D. Esta importante cantidad la calculamossegún:
[1]
La densidad tiene unidades de [masa/volumen] y en el SI debe ser:

También se suele usar el .

Como 1 kg = 1.000 g y 1 m = 100 cm, se tiene que: 1
= 1.000
En el cuadro de la figura 31 se señalan algunas relaciones entre unidades de uso frecuente en física.

En la tabla de la figura 32 se muestran las densidades de algunos materiales. No debe olvidarse que la
densidad del agua...