estatica de fluidos

3.

ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS

3.1

Los fluidos y la presión

Fluidos perfectos y fluidos reales. La materia se presenta en tres estados de agregación:
sólido, líquido y gaseoso. Los líquidos y los gases, teniendo en común la "fluidez", son
llamados fluidos, y la mecánica que se refiere a los mismos es la "mecánica de los fluidos".
Como la mecánica de los sólidos, aquella de los fluidosse subdivide en "estática de los
fluidos" (estudio del equilibrio de los fluidos) y "dinámica de los fluidos (estudio de sus
movimientos con las causas y los efectos). Para distinguir, cuando se produce, los líquidos de
los gases, separa la "hidrostática" de la "aerostática", la "hidrodinámica" de la "aerodinámica".
En la mecánica de los sólidos se ha introducido ventajosamente el concepto de"sólido
perfecto" (el "sistema rígido"), dotado de absoluta invariabilidad de forma y de volumen;
similarmente, en la mecánica de los fluidos conviene introducir el concepto de fluido perfecto.
Con referencia a la forma del fluido, se debe distinguir el líquido perfecto del gas perfecto,
porque el líquido tiene un volumen propio, que conserva inmutable con cualquier compresión
(el líquidoperfecto no es comprimible), mientras que el gas no tiene un volumen propio,
pudiendo variar ilimitadamente, de manera de asumir todo el espacio concedido. Algunos
líquidos reales (por ejemplo aceite, nafta, glicerina, etc.) tienen menor fluidez que otros (agua,
alcohol, éter, mercurio, etc.): en los movimientos que obligan a sus partículas a escurrir una
sobre otra (por ejemplo en el fluir de unrecipiente a otro), se manifiestan efectos de un
rozamiento "interno", medido, como se verá, de la propia viscosidad. Además de una cierta
viscosidad, cualquier líquido real presenta una leve compresibilidad: su volumen sufre pocas
contracciones cuando es sometido a fortísimas compresiones. Sin embargo, al cesar éstas, el
líquido recupera inmediatamente su volumen, manifestando de esta manerauna elasticidad
perfecta.
3.2

Principio de los vasos comunicantes

Este principio expresa el efecto de la fuerza de gravedad sobre un líquido inmóvil contenido
en una serie de recipientes abiertos a la atmósfera y en comunicación entre sí. Debido a la
citada libertad de forma, el líquido se dispone libremente en los diversos "vasos"; mientras
para equilibrar las "presiones" internas seobtiene en cualquier vaso el mismo nivel H. (figura
3.1)
Para una aclaración más profunda del fenómeno que determina el principio de los vasos
comunicantes, se analizará a continuación las condiciones abajo mencionadas.
3.1

Si una masa líquida ocupa solamente una parte del recipiente en el cual fue vertida, una parte
de la superficie que delimita el volumen no está en contacto con lasparedes del contenedor y
constituye la superficie libre del líquido.
La forma de dicha superficie libre no está vinculada con las paredes del contenedor, sino que
tiene presente la fluidez y la fuerza (de gravedad, de cohesión, de adherencia, etc.) que actúa
sobre sus moléculas. Con respecto a la gravedad, las moléculas de la superficie libre se
comportan como graves apoyadas: éstas logran elequilibrio solamente si el plano de apoyo es
horizontal, porque solo así la fuerza peso de cualquiera es privada de aquellos componentes
que determinan los movimientos laterales (figura 3.2 a, b).

Figura 3.1

A

b

c

superficie
libre

Superficie libre de líquido en equilibrio

rotación

Figura 3.2

Se observa que la superficie libre de un líquido en equilibrio, sujeto a laacción solo de la
gravedad, es plana y horizontal en extensiones limitadas (líquido en un vaso, en una bañera, el
agua de un charco o de un lago, etc.)*, en superficies extensas (mares, océanos), en cambio,
asume una forma convexa, parecida a la de un casquete esférico.
Si el líquido está también sujeto a otras fuerzas (cohesión, adherencia, centrífuga, etc.), la
superficie libre tiene siempre...