Estudiante

UNIDAD 6 MECANICA DE FLUIDOS
TEMA 6.1. HIDROSTATICA
SUBTEMA 6.1.1. DENSIDAD Y PRESION DE UN LIQUIDO.

La hidrostática es la rama de la física que se encarga de estudiar el comportamiento de los líquidos en reposo.
Entre las características de los líquidos se encuentran la densidad y la presión que ejercen los mismos.
La densidad ( ρ) de una sustancia expresa la masacontenida en la unidad de volumen. Su valor se obtiene dividiendo la masa de la sustancia entre el volumen que ocupa.
D = m/v en kg/m3.
El peso específico de una sustancia se determina dividiendo su peso entre el volumen que ocupa.
Pe = P/V
Donde Pe = Peso específico en Newton/m3. N/m3.
P = Peso de la sustancia en Newtons (N).
V = volumen de la sustancia en m3Podemos obtener la relación entre la densidad y el peso específico de una sustancia si recordamos que:


P = mg (1)
Como Pe = P/V (2)
Sustituyendo 1 en 2 tenemos:


Pe = mg
V
Como m/V = ρ, (4).
Entonces Pe = ρg (5)
Peso específico es el producto de la densidad por la gravedad.
Y la densidad es igual al peso específicoentre la gravedad.
La densidad de los líquidos se determina en forma práctica usando los densímetros. Estos dispositivos se sumergen en los líquidos a los cuales se les va a determinar su densidad y esta se lee según el nivel que alcance en el líquido que flotan, con base en una escala previamente determinada por el fabricante. Un densímetro se gradúa colocándolo en diferentes líquidos dedensidad conocida como agua, aceite o alcohol, Al sumergirlo en agua por ejemplo en nivel que se lee es de 1 gr/cm3.
Presión.- La presión indica la relación entre la fuerza aplicada y el área sobre la cual actúa. En cualquier caso en que exista presión, una fuerza actuará en forma perpendicular sobre una superficie. Matemáticamente la presión se expresa por:
P = F/A
Donde P = Presión en N/m2. = pascalF = fuerza perpendicular a la superficie en Newtons (N),
A = área o superficie sobre la cual actúa la fuerza en metros cuadrados (m2)
La expresión matemática de la presión indica que cuanto mayor sea la fuerza aplicada, mayor será la presión para una misma área; así pues cuando la fuerza aumenta al doble, también la presión se incrementa en la misma proporción, es decir al doble, si lafuerza aumenta al triple, la presión se incrementa al triple, siempre y cuando el área sobre la cual actúa la fuerza no varíe.
Cuando se aplica una misma fuerza pero el área aumenta, la presión disminuye de manera inversamente proporcional al incremento de dicha área. Por lo tanto, si el área aumenta al doble, la presión decrece a la mitad, si el área sube al triple, la presiòn baja a latercera parte de su valor. Pero si el área en que actúa una fuerza disminuye a la mitas, la presiòn aumenta al doble. En conclusión:
La fuerza es directamente proporcional a la presión y esta es inversamente proporcional al área.
Presión hidrostática y paradoja hidrostática.- La presiòn que ejercen los líquidos es perpendicular a las paredes del recipiente que lo contiene. Dichapresiòn actúa en todas direcciones y sólo es nula en la superficie del líquido- A esta presiòn se le llama presión hidrostática.
Esto se debe a la fuerza que ejerce que el peso de las moléculas ejerce sobre un área determinada, la presión aumenta conforme es mayor la profundidad.
La presiòn hidrostática en cualquier punto puede calcularse multiplicando el peso específico del líquido por laaltura que hay desde la superficie libre del líquido hasta el punto considerado:
Ph = Peh o bien Ph = ρ g h


Donde Ph = Presión hidroatática en N/m2 o Pascales.


Consideremos tres recipientes con agua, dos a la misma altura y otro con diferente altura, como se ve en las figuras siguientes:


[pic]

Recipiente 1 = Ph = ρgh = 1000 kg/m3 x 9.8 m/seg2 x 0.5...