Hidrostà Tica Fisica II 653

HIDROSTÁTICA
Antes de entrar al tema reflexiona
en lo siguiente:
1.- ¿qué te sugiere la palabra
hidrostática?
2.- ¿qué sabes de la presión?
3.- ¿qué entiendes por densidad?
4.- ¿qué recuerdas del principio
de Arquímedes?

LA HIDROSTÁTICA
Un fluido es un líquido o un gas.
La característica principal de un fluido es su incapacidad para resistir fuerzas
cortantes.
En mecánica de fluidos se estudiael comportamiento de líquidos y gases,
especialmente los líquidos, en dos condiciones:
Líquidos en reposo: hidrostática
Líquidos en movimiento: hidrodinámica

Conceptos previos
Volumen
Este término tiene que ver con un concepto matemático y físico a la vez.
Físico: región del espacio que ocupa un cuerpo
Matemático: expresión matemática que determina esa región. Se mide en m3 o en cm3

Paradeterminar el volumen de un cuerpo se necesita conocer su forma física.
Para cuerpos especiales existen fórmulas específicas
Cubo de arista a
V = a3

Esfera de radio R
4
V  R 3
3

Paralelepípedo Cilindro con base de
de lados a, b y c
radio R y altura h
V = abc

V = πR2h

Volumen de un cuerpo irregular
Si un cuerpo es irregular, una piedra por ejemplo, no existe una fórmula
matemática que permitadeterminar su volumen, y si la hay de seguro
que es muy compleja
Entonces, ¿cómo se determina su volumen?
Procedimiento
1º Un vaso con agua
hasta cierto nivel

Se marca el nivel

2º Se coloca el cuerpo
en el interior del vaso
con agua

Se marca el nuevo nivel

3º El incremento de
volumen en el agua,
corresponde al volumen
del cuerpo
Hay que procurar que el
vaso tenga una forma
geométrica simple paradeterminar el volumen
de agua. Un cilindro por
ejemplo.

en internet

Densidad
Es una medida que representa la cantidad de materia que hay por cada
unidad de volumen de un cuerpo

m

V

Se mide en kg/m3 o en g/cm3

En general los sólidos tienen mayor densidad que los líquidos y éstos mayor
densidad que los gases. Pero dentro de los sólidos, por ejemplo, hay unos con
más y otros con menosdensidad.

Cálculo de densidades
En general la forma más simple de determinar la densidad de un cuerpo es dividir
su masa por el volumen que tiene:
Supongamos un cuerpo cualquiera

1º Determinamos su masa

m

2º Se determina su volumen

V

3º Densidad

m

V

Presión
La idea más simple que se tiene sobre presión se relaciona
con la acción de aplastar algo.
Y cuando se aplasta algo se ejerce una fuerzasobre una región del objeto.
Si la fuerza que se ejerce sobre
un objeto es F y la región sobre
la cual actúa es A, se tiene que
la presión que ejerce esa
fuerza, es:
La presión se mide en N/m2 y se
denomina Pascal.

N
1Pa 1 2
m

F
P
A

Un ejercicio
Si un libro tiene una masa de 0,4 kg y su
portada mide 20 cm por 15 cm y está
apoyado sobre una mesa. El peso del libro
ejerce una presión sobre lamesa.

Peso del libro:
W = mg
= 0,4 [kg]x 9,8 [m/s ]
2

A

= 3,92 [N]

P

W

Área de contacto:
A = ab
= 0,2 [m] x 0,15 [m]
= 0,03 [m2]

Presión:

F
P
A
3,92 N 
P
0,03 m 2
P 130,67 Pa 

 

Otro ejercicio
Sobre el suelo hay un bloque de aluminio, de medidas 20 cm de alto, 30 cm de
ancho y 40 cm de largo. ¿Qué presión ejerce sobre el suelo?
A

P

F

V = abc
m = ρV

Volumen del bloque:Área de contacto:

V = abc = 0,2 [m]x0,3[m]x0,4[m]

A = bc = 0,3[m]x0,4[m]

V = 0,024 [m3]

A = 0,12 [m2]

La fuerza que actúa sobre
el área de contacto, es el
peso del bloque:

Presión

• INVENTEMOS UN EJERCICIO

Presión atmosférica
Es la presión que el aire ejerce sobre la superficie terrestre.

Cuando se mide la presión
atmosférica, se está midiendo la
presión que ejerce el peso de una
columnade aire sobre 1 [m2] de
área en la superficie terrestre.

La presión atmosférica en la
superficie de la Tierra es:
P = 101.325 [Pa]
y se aproxima a:
P = 1,013X105 [Pa]

Experimento de Torricelli
En 1643, Evangelista Torricelli, hizo el siguiente
experimento: Llenó un tubo de vidrio, de 1 [m] de
longitud, con mercurio (“plata viva”). Tapó el extremo
abierto y luego lo dio vuelta en una vasija....