mecanica de fluidos

2010  

2 Estática de Fluidos
www.erivera-2001.com

Emilio  Rivera  Chávez  
Facultad  Nacional  de  Ingeniería  
Departamento  de  Ingeniería  Mecánica  
20/02/2010  

Prof. Emilio Rivera Chávez

Apuntes de Clase

INTRODUCCION  
Cuando un fluido no está en movimiento solo se estudia la distribución de presiones en el
fluido y sus efectos sobre los cuerpos sumergidos o enflotación. En este caso la variación
de presión se debe solamente al peso del fluido, es decir al efecto del campo gravitatorio.
El estudio de los fluidos en reposo constituye el objeto de la estática de fluidos, una parte
comprende la hidrostática o estudio de los líquidos en equilibrio, y la aerostática o estudio
de los gases en equilibrio y en particular del aire.
A partir de los conceptos dedensidad y de presión se obtiene la ecuación fundamental de la
hidrostática, de la cual el principio de Pascal y el de Arquímedes pueden considerarse
consecuencias. El hecho de que los gases, a diferencia de los líquidos, puedan comprimirse
hace que el estudio de ambos tipos de fluidos tenga algunas características diferentes. En la
atmósfera se dan los fenómenos de presión y de empuje que puedenser estudiados de
acuerdo con los principios de la estática de gases.
Cuando un fluido se mueve como un sólido rígido, como es el caso de un depósito de
líquido que ha estado en rotación durante un cierto tiempo, la variación de presión también
puede calcularse de manera parecida al caso de fluidos en reposo puesto que no existen
fuerzas de cortadura.
Aplicaciones importantes de estecapítulo son: la distribución de presiones en el aire
atmosférico, en lagos y océanos; el diseño manómetros (instrumentos de medición de la
presión); la determinación de las fuerzas sobre superficies sumergidas; las fuerza de
flotación sobre cuerpos sumergidos y la estabilidad de los cuerpos en flotación.

2.1 PRESION
El concepto de presión
Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo deformable,los efectos que provoca
dependen no sólo de su intensidad, sino también de cómo esté repartida sobre la superficie
del cuerpo. Así, un individuo situado de puntillas sobre una capa de nieve blanda se hunde,
en tanto que otro de igual peso que calce raquetas, al repartir la fuerza sobre una mayor
superficie, puede caminar sin dificultad.
El cociente entre la intensidad F de la fuerza aplicadaperpendicularmente sobre una
superficie dada y el área A de dicha superficie se denomina presión:

p

F

A

F
A

Entonces; la presión representa la intensidad de la
fuerza que se ejerce sobre cada unidad de área de la
superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza
que actúa sobre una superficie dada, mayor será la
presión, y cuanto menor sea la superficie para una
fuerza dada,mayor será entonces la presión
resultante.

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Prof. Emilio Rivera Chávez

Apuntes de Clase

Presión en un punto
La definición de la presión como cociente entre la fuerza y la superficie se refiere a una
fuerza constante que actúa perpendicularmente sobre una superficie plana. En los líquidos
en equilibrio las fuerzas asociadas a la presión son en cada punto perpendiculares a lasuperficie del recipiente, de ahí que la presión sea considerada como una magnitud escalar
cociente de dos magnitudes vectoriales de igual dirección: la fuerza y el vector superficie
(Este vector tiene por módulo el área y por dirección la perpendicular a la superficie).
Cuando la fuerza no es constante, sino que varía de
un punto a otro de la superficie A considerada, tiene
sentido hablar de lapresión en un punto dado. Para
definirla se considera un elemento de superficie
que rodea al punto; si dicho elemento reduce
enormemente su extensión, la fuerza F que actúa
sobre él puede considerarse constante. En tal caso
la presión en el punto considerado se definirá en la
forma matemática

dF

A

d
A

p

lim
A
0

F
A

dF
dA

esta expresión, que es la derivada de F...