Hidrostatica

Fluidos

Hidrostática o estática de fluidos

El término hidrostática se refiere al estudio de los fluidos en reposo. Los fluidos son substancias, idealizada mente un continuo de masa, donde su forma puede cambiar fácilmente por escurrimiento debido a la acción de fuerzas pequeñas. Son fluidos tanto los líquidos como los gases. Si se analizan las fuerzas que pueden actuar sobre una porción defluido, ellas son de dos tipos: causada por agentes exteriores, típicamente el peso de él, y las causadas por el fluido que está en su exterior mediante contacto. Es conveniente distinguir la parte de esa última fuerza que actúa normal a la superficie, llamadas fuerzas debidas a la presión, de las fuerzas tangenciales o de viscosidad. Estas fuerzas tangenciales actuando sobre la superficie delelemento de fluido, no pueden ser equilibradas por fuerzas interiores, de modo que ellas causan escurrimiento del fluido. Si nos limitamos a fluidos en reposo, las fuerzas tangenciales no pueden existir. Ellas son relevantes en los casos donde los fluidos no están en equilibrio, tema que no será tratado aquí. Aquí es necesario utilizar un sistema inercial de referencia y no debe existir movimientodel fluido respecto a las superficies en contacto con el. Cuando hay movimiento de fluidos sin existir aceleraciones, se habla de situaciones estacionarias.

Peso especifico:
Es la relación entre el peso y el volumen. Donde la unidad SI será Nm−3.
Formula:
P= peso
Volumen
O
P= p.g

Presión
Si una superficie se coloca en contacto con un fluido en equilibrio (en
reposo) elfluido, gas o líquido, ejerce fuerzas normales sobre la superficie.
Las fuerzas tangenciales que un fluidopuede ejercer sobre una superficie se
originan cuando hay movimiento del fluido respecto a la superficie. Si sobre
una superficie actúan fuerzas normales distribuidas en forma continua, como
se indica en la figura (5.1), se define la presión actuando sobre algún punto
de ella como lafuerza por unidad de área que actúa sobre la superficie. Esta
puede ser variable o constante de punto en punto de la superficie. Por esa
razón su definición involucra un elemento infinitésimo de área dA.

Fuerzas de presión
O sea la presión en el punto donde se ubica el elemento de área (infinitésimo)
dA se define por
P = dF
dA (5.1)Como se verá más adelante, la presión en un fluido enequilibrio aumenta con la profundidad, de modo que las presiones serán uniformes sólo en superficies planas horizontales en el fluido. Si la fuerza total F está distribuida en forma uniforme sobre el total de un área horizontal A como se indica en la figura (5.2), la presión en cualquier punto de esa área será
F

P = F
AA
fuerza distribuida uniforme

Unidades de Presión
La unidad SI de presión es el Pascal, simbolizado Pa
1Pa = 1Nm−2
Pero existen varias otras de uso corriente. La tabla siguiente las define y se
Dan algunas equivalencias.
Unidad Símbolo equivalencia
Bar 1 bar 1,0 × 105 Pa
Atmósfera 1 atm 101 325Pa 1,01325 bar 1013,25mbar
Milímetros de mercurio 1 mmHg 133. 322Pa
Torr 1 torr 133.322Pa
lbf in−2 1 psi 0,0680atm
kgf cm−2 1 0,9678 atm
1 atm 760.0mmHg
1 psi 6894. 75Pa

Presión atmosférica
La atmósfera está constituida por aire, una mezcla en ciertas proporciones de Nitrógeno y Oxígeno principalmente, que como toda substancia es atraída por el campo gravitacional terrestre, es decir la atmósfera tiene peso. La atmósfera es un fluido de varios kilómetros de altura, queproducto de su peso, ejerce presión sobre todos los objetos sumergidos en ella. Esta presión se denomina presión atmosférica y como veremos, ella disminuye con la altura. El famoso experimento de Torricelli, determinó por primera vez su valor. Considere un tubo de vidrio de alrededor de 1m de longitud, cerrado en un extremo, lleno de mercurio, un fluido el cual tiene una densidad de alrededor 13,6g...