prepa

Relación entre fuerza, área y presión en los fluidos
 
Presión se define como la fuerza total que actúa en dirección perpendicular sobre una superficie, dividida entre el área de ésta.

 
    La unidad de presión debe expresarse en unidades de fuerza entre unidades de área. En el Sistema Internacional de Unidades (SI) la unidad de fuerza es el newton (N) y la de área el metro cuadrado (m2),por lo que la unidad de presión es N/m2. A esta unidad de presión se le denomina pascal, en honor del científico francés Blaise Pascal.
Fuerza ejercida por un líquido en reposo sobre una superficie
Las partículas que forman un fluido se mueven constantemente en todas direcciones; por tanto, una superficie en contacto con ellas está sometida a gran cantidad de choques cuyo efecto total es unafuerza continua.
    La fuerza ejercida por un fluido en reposo sobre cualquier superficie rígida (sin importar su dirección) es perpendicular a la misma.
Presión en columnas de líquidos
Densidad es el cociente de la masa de un cuerpo entre el volumen que ocupa. Se representa con la letra D.
D= M
    V
    Si se tienen 10 cm3 de glicerina, cuya masa es 12.5 g. Su densidad es 12.53 g/10cm3  =1.25 g/cm3
    Este resultado significa que cada cm3 de glicerina tiene una masa de 1.25 g de esta sustancia.
    En el SI la unidad de densidad es kg/m3; sin embargo, en la práctica la densidad suele expresarse en g/cm3. Así, la densidad de la glicerina es de 1.25 g/cm3, o bien, 1 250 kg/m3.
    En la tabla se presentan las densidades de algunas sustancias a 0 ºC y a la presión de 1 atmósfera.Densidad de algunas sustancias
Sólidos
Fluidos
Sustancia
g/cm3
kg/m3
Sustancia
g/cm3
kg/m3
Aluminio
2.7
2 700
Aceite de oliva
0.92
920
Cobre
8.9
8 900
Agua de mar
1.03
1 030
Corcho
0.24
240
Agua pura (a 4°C)
1.00
1 030
Estaño
7.3
7 300
Aire
0.0013
1.3
Hielo
0.93
930
Alcohol
0.79
790
Hierro
7.8
7 800
Éter
0.73
730
Oro
19.3
19 300
Gasolina
0.68
680Parafina
0.96
960
Leche descremada
1.032
1 032
Plata
10.5
10 500
Mercurio
13.6
13 600
Plomo
11.3
11 300
Petróleo
0.8
800
Vidrio
2.6
2 600
Glicerina
1.25
1 250
    La presión que ejerce un líquido no sólo actúa en el recipiente que lo contiene, sino que actúa en cualquier punto del interior del propio líquido; esta presión se denomina presión hidrostática.
    Paracalcular la presión en el interior de un líquido en el recipiente que se muestra:
    La presión es la fuerza total que actúa en dirección perpendicular sobre una superficie, dividida entre el área de la misma.
    El peso del líquido es una fuerza debida a su masa (m) y a la gravedad (g). Éste se calcula multiplicando la masa del líquido por la aceleración de la gravedad, o sea:                                   P = mg
    Sustituyendo a P por mg, la ecuación que resulta es:
p =  mg 
      A
   Además, la masa (m) del líquido es producto de su densidad (D) por su volumen (V), o sea:
m = DV
    Sustituyendo a m en la ecuación anterior, resulta:
p =  DVg 
      A
    El volumen del líquido de la figura es producto del área (A) del fondo del recipiente, por la altura (h) del líquido, V = Ah.
   Sustituyendo a V en la ecuación anterior, la ecuación resultante es:
p =  DAhg  
      A
    Simplificando esta expresión:
p = Dhg
    Donde:
D = densidad del líquido
h = la altura desde el punto considerado hasta el nivel superior del líquido
g = la aceleración debida a la gravedad de la Tierra
p = presión
    Mediante esta expresión matemática es posible calcular la presión hidrostática encualquier punto en el interior de un líquido.
    Según esta fórmula, para calcular la presión hidrostática no se toma en cuenta la forma que tenga el recipiente ni el peso total del líquido que contiene. Sólo influye la densidad de éste, la altura desde el punto a considerar hasta el nivel superior del líquido y la gravedad a la cual se encuentre sometido (la aceleración de la...