Hidrostatica

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Teoría básica y problemas propuestos de
Hidrostática e Hidrodinámica
(Versión corregida y ampliada)

1. Introducción
2. Objetivo general
3. Contenidos. Concocimientos previos
4. ¿Qué es la hidrostática?
5. Propiedades de los fluidos
6. Presión hidrostática
7. Principio fundamental de la hidrostática. Principio de Pascal. Principio de Arquímedes (Boyantez)
8.Momento de Inercia
9. Presión sobre superficies planas
10. ¿Qué es la hidrodinámica?
11. Gasto volumétrico y la ecuación de continuidad
12. Teorema de Bernoulli
13. Número de Reynolds y los regimenes de flujo
14. Problemas propuestos con respuestas
15. Preguntas de razonamiento
16. Problemas propuestos sin respuestas
17. Bibliografía recomendada

INTRODUCCIÓN
Desde el punto de vistamacroscópico, se acostumbra clasificar la materia, en sólidos y fluidos. Un fluido, es una sustancia que puede fluir, de tal forma que el término fluido incluye a los líquidos y los gases. Aun la distinción entre un líquido y un gas no es tajante, en virtud de que, cambiando en forma adecuada la presión y la temperatura resulta posible transformar un líquido en un gas o viceversa; durante el procesola densidad, la viscosidad y otras propiedades cambian de manera continua.
En un sentido estricto, se puede considerar un fluido como un conjunto de moléculas distribuidas al azar que se mantienen unidas a través de fuerzas cohesivas débiles y las fuerzas ejercidas por las paredes del recipiente que lo contiene. La rama de la física que estudia los fluidos, recibe el nombre de mecánica de losfluidos, la cual a su vez tiene dos vertientes: hidrostática, que orienta su atención a los fluidos en reposo; e hidrodinámica, la cual envuelve los fluidos en movimiento.
En este material instruccional, se describirá brevemente algunas propiedades de los fluidos: densidad, peso específico, volumen específico entre otras; nuevos principios físicos serán presentados para explicar efectos como lafuerza de flotación (boyantez) sobre un objeto sumergido. Deduciremos una expresión para la presión ejercida por un fluido en reposo como una función de la densidad y profundidad; con ello, nos introduciremos al campo de la manometría.
Al estudiar los fluidos en movimientos, se presentará la ecuación de continuidad, examináremos y aplicaremos el Principio de Bernoulli en la resolución de problemasque involucren fluidos en movimiento. Se dará una introducción al concepto de pérdidas hidráulicas en tuberías y su relación con la Ley de Conservación de la Energía Mecánica descrita en el Módulo III de Física I. Al final, se ofrecerá una recopilación de algunos problemas que han formado parte de las evaluaciones de cohortes precedentes.

OBJETIVO GENERAL
Al término de éste módulo, elestudiante tendrá la habilidad y pericia necesaria para aplicar los conceptos básicos de hidrostática e hidrodinámica a problemas prácticos que involucren fluidos newtonianos.

CONTENIDOS
1. Propiedades físicas de los fluidos: densidad, peso específico, volumen específico, viscosidad y gravedad específica.
2. Principio fundamental de la hidrostática.
3. Principio de Arquímedes (Boyantez).
4.Principio de Pascal (Prensa hidráulica).
5. Fuerzas ejercidas sobre superficies planas sumergidas: fuerza de presión.
6. Momento de inercia: centro de presión.
7. Ecuación de continuidad.
8. Régimen de flujo: laminar, transición y turbulento.
9. Teorema de Bernoulli y Teorema de Torricelli.
CONOCIMIENTOS PREVIOS
1. Cálculo integral: aplicaciones de integrales definidas con condiciones iniciales.2. Cálculo integral: área debajo de una curva.
3. Trigonometría plana: resolución de triángulos.
4. Funciones matemáticas: graficación.


DESARROLLO TEÓRICO
1.1 ¿Qué es la hidrostática?
La hidrostática es una rama de la física que se encarga del estudio de los fluidos carentes de movimiento.

1.2 Propiedades de los fluidos.
Densidad: Es la masa contenida en una unidad de volumen...