Hidrostatica

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 la formade 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 atmósfera consideradaglobalmente? 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 sólido podríacorresponder, 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 que se encuentre lamateria. 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 y ello se debe a lasfuerzas 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 de otras que las fuerzas decohesión 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 de otros. Al estudio de un fluido que está enreposo (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 un dinamómetro. La unidad de masa en el SistemaInternacional (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 calculamos según: [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 (destilada, a 0 °C y a 1 atm) es exactamente 1.000...