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ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL – FILIAL CUSCO

MECANICA DE FLUIDOS I

CAPITULO II:

ESTATICA DE FLUIDOS
Docente: GORKI F. ASCUE SALAS
Ing. Civil – Magister en Ciencias de la Geoinformación y Observación de la Tierra mención Evaluación de Recursos Hídricos

Cusco, Marzo - 2012

1. Introducción
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La estática de fluidos estudia los gases y los líquidos enequilibrio o reposo. A diferencia de los líquidos, los gases tienen la cualidad de comprimirse. Por lo tanto, el estudio de ambos fluidos (líquidos y gases) presentan algunas características diferentes:
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



El estudio de los fluidos líquidos se llama hidrostática. El estudio de los gases se llama aerostática.

1. Introducción


A partir de los conceptos de densidad y de presión seobtiene la ecuación fundamental de la hidrostática, de la cual surgen los principios de Pascal y de Arquímedes. La estática de fluidos se utiliza para calcular las fuerzas que actúan sobre cuerpos flotantes o sumergidos. La estática de fluidos es utilizada como principio de construcción de muchas obras de ingeniería, como presas, túneles submarinos, entre otros.

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

2. Definición de presión

La propiedad fundamental de un fluido estático es la presión, que es la fuerza superficial que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene. En cualquier punto del interior de un fluido existe también una determinada presión.



2. Definición de presión


En un fluido estático, la presión resulta independiente de la orientación de cualquier superficie internasobre la que actúa. La presión es la fuerza constante que actúa perpendicularmente sobre una superficie plana. La presión (P) representa la intensidad de la fuerza (F) que se ejerce sobre cada unidad de área de la superficie (A) considerada.

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

 F

FN  P   A  m2 

2. Definición de presión


Es decir: Cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada, mayorserá la presión y cuanto menor sea la superficie para una fuerza dada, mayor será la presión resultante.
     

Equivalencias: 1 Pa = 1 N/m2=10 dinas/cm2 1 bar = 105 Pa = 0.986923 atm 1 atm=760 torr = 1.01325 bar 1 torr = 1 mm Hg = 133,322 Pa 1 psi = 1 lbf/pulg2=6894.76 Pa

2.2 Definición de presión


2.2.1 Presión en un punto de un fluido en reposo: Se considera a una cuñatriangular de fluido ubicada dentro de una masa de fluido donde no hay esfuerzos cortantes, las únicas fuerzas externas que actúan sobre la cuña se deben a la presión y al peso, y por la segunda Ley de Newton (F = ma) se tienen: y
 y  s.sen s x cos    x  s.cos s
x

sen 

F F

 0  px yz  pn z s.sen  0  0  p y xz  pn z s.cos   g xy xy  pz 0 2 2 xyz 02

y

 Fz  0  pz

2.2 Definición de presión


2.2.1 Presión en un punto de un fluido en reposo:
px yz  pn z s.sen px y  pn y  px  pn p y xz  pn z s.cos   g p y x  pn x   g p y  pn   g y 2 xy 2 xyz 2



De estas ecuaciones, se deducen que:


px  pn



y La presión no varía en la dirección p y  pn   g 2 horizontal. La presión varíaen la dirección vertical por acción de la gravedad proporcionalmente a la densidad y a la diferencia de altura.

2.2 Definición de presión


2.2.1 Presión en un punto de un fluido en reposo:


La cuña hidráulica tiende a cero, por lo tanto; se puede despreciar y se tiene lo siguiente:
y g  0  p y  pn 2



La presión en un punto es igual en todas las direcciones.

pz  px py  pn  p

2.3 Distribución de presiones en un fluido estático


2.3.1 Ecuación fundamental de la hidrostática: Imaginar un volumen de fluido (aire) elemental en la atmósfera, de superficie dA y alto dz, como se ve en la figura:
dp  pz  dz  pz dm  dm   .dV dV dV  dA.dz

 F  0  F1  F2  P  0 F1  p1.dA  pz .dA F2  p2 .dA  pz  dz .dA P  mg  dp  dm.g pz .dA  pz  dz...