Hidrostatica

Hidrostática HIDROSTÁTICA La hidrostática es el estudio de los líquidos en equilibrio. Para comenzar este estudio debemos definir una nueva magnitud denominada presión. PRESIÓN ¿ Por qué es mas fácil clavar un clavo de punta que de cabeza? ¿ Por qué para caminar en la nieve sin hundirse se utilizan raquetas o esquíes? Pensemos la respuesta: Un hombre con raquetas en los pies pesa lo mismo que sinellas (si no tenemos en cuenta el peso de las raquetas), por lo tanto no habrá a razón para que se hundiese en un caso más que en el otro. En el caso del clavo, el martillo aplicará la misma fuerza sobre él, este de cabeza o de punta. Sin embargo el efecto observado no es el mismo. A esta altura ya todos sospechamos donde está la clave de este problema, en la "superficie". Así es, en estosfenómenos como en muchos otros, no solo el efecto observado depende de la fuerza, sino también de la superficie de interacción entre los cuerpos. Para medir este "efecto" es necesario definir una nueva magnitud que se denomina presión y relaciona la fuerza aplicada con la superficie de interacción. Presión: Es una magnitud escalar cuyo valor se obtiene como el cociente entre el módulo de la fuerzaaplicada por un cuerpo sobre otro y la medida de la superficie de interacción o contacto entre los cuerpos.

Unidades:

Ejemplo 1:

¿ Qué significa que la presión que ejerce un cuerpo sobre otro sea 8 kg/cm2? Significa que en cada cm2 de superficie de contacto está ejerciendo una fuerza de 8 kg.

Ejemplo 2: Se desea cortar un trozo de carne con un cuchillo ejerciendo un fuerza de 2 kg. Calcularla presión aplicada por el cuchillo sobre la carne si: a-se corta con el canto que tiene una superficie de 0,8 cm2. b-se corta con el filo que tiene una superficie de 0,00001 cm2 de superficie.

solución a) b) Calculamos la presión en el primer caso:

b) Calculamos la presión en el segundo caso: Prof.: Claudio A. Naso Pág: 16

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Obsérvese que aunque la fuerza es la misma lapresión es machismo mayor cuando se corta con el filo. Sólidos y líquidos Una de las diferencias entre un sólido y un líquido es que los sólidos tienen forma propia mientras que los líquidos adoptan la forma del recipiente que los contiene. Sin embargo existe otra diferencia tan importante como ésta que fue descubierta por "Blas Pascal"(francés 1623-1662):"Los sólidos transmiten fuerzas mientras quelos líquidos transmiten presiones". Principio de Pascal Las presiones ejercidas sobre un líquido se transmiten con igual intensidad a todos los puntos del líquido y pueden ejercer fuerzas en todas direcciones y sentidos. Esto significa que si tomamos un recipiente cilíndrico como el de la figura, le colocamos un líquido en su interior y lo cerramos con un pistón (como una jeringa con su puntatapada); al presionar sobre el pistón la presión ejercida será igual en todos los puntos del líquido.

Prensa hidráulica La prensa hidráulica es una máquina que se basa en el principio de Pascal. Si tomamos dos jeringas de diámetro diferentes(una pequeña y otra grande) y las unimos por sus puntas como indica la figura, se podrá observar que al presionar sobre el pistón menor con una cierta fuerza,sobre el pistón mayor habrá que ejercer una fuerza mayor para equilibrar el sistema.

¿ Por que sucede esto? La respuesta es sencilla. La fuerza aplicada sobre la superficie del pistón menor se traduce en una presión sobre el líquido. Esta presión, según el principio de Pascal, se transmite con igual intensidad a todos los puntos del líquido, incluso a los que se encuentran en contacto con lasuperficie del pistón mayor. Como esta superficie es mayor, la presión sobre ella ejerce una fuerza mayor. Veamos con las ecuaciones: si llamamos F1 a la fuerza sobre el pistón menor y S1 a su superficie, la presión ejercida sobre el líquido será:

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Según el principio de Pascal ésta presión se transmitirá hasta el otro pistón con la misma...