Hidrost tica 2013

Hidrostática
Es el estudio de los líquidos en equilibrio y las presiones que ellos ejercen.
Presión
Mide el efecto producido por una fuerza sobre una determinada superficie, la presión depende de dos factores: la fuerza y la superficie.
Presión es la fuerza que actúa perpendicularmente sobre cada unidad de superficie.
A mayor fuerza mayor presión
A mayor superficie menor presión

Si la fuerzase mide en kgf y la superficie en m2, la unidad de presión es kgf/ m2
Principio de Arquímedes
Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido, recibe un empuje de abajo hacia arriba que resulta igual al peso del líquido que desaloja.
Matemáticamente se puede indicar:

Sabiendo que
Entonces

Teniendo en cuenta la primera igualdad resulta que:


Notar que el volumen del líquidodesalojado es igual al volumen del cuerpo.

Condiciones de flotabilidad de los cuerpos
Peso específico del cuerpo
Empuje
Esquema gráfico
Comportamiento
Mayor que el del líquido
Menor que su peso

Se hunde, se va hacia el fondo del recipiente.
Igual que el del líquido
Igual a su peso

Queda subiendo y bajando lentamente en el líquido
Menor que el del líquido
Mayor que su peso

Flota. Sube ala superficie.


El tercero de los casos merece una explicación adicional. Supongamos que se sumerge totalmente un corcho en agua y se lo suelta. Como el peso específico del corcho es menor que el del agua, el empuje es mayor que el peso del corcho y éste se va hacia arriba, es decir, flota.
Pero a medida que el corcho sale, la cantidad de agua que desplaza es menor, y el empuje que recibe,entonces, también es menor. En un momento, tras una pequeña oscilación, el empuje disminuye lo suficiente como para igualar al peso del corcho. Es el momento del equilibrio.
En ese momento, se llega al equilibrio y el empuje es igual al peso de un volumen de agua igual al volumen sumergido del cuerpo. El corcho flota.



Algunas cuestiones…

1. Si el hierro o el acero tienen mayor peso específico queel agua, ¿por qué flotan los barcos?

Lo que importa en este caso no es el peso específico del material sino la del cuerpo que forma. Efectivamente, el peso específico del hierro es, aproximadamente, siete veces mayor que el del agua pero un barco no está todo lleno de hierro, su interior está casi vacío. Por tanto el peso específico del barco es menor que el del agua. En realidad la partesumergida del barco llena de agua (empuje) pesa lo mismo que el barco real.

2. Cuando una pelota maciza de plomo se introduce en agua se hunde pero en mercurio flota, ¿Por qué?

Partamos de la base que la pelota de plomo pesa lo mismo sumergida en aire, en agua o en mercurio. El peso tiene que ver con la masa y la gravedad y ambas son idénticas en los tres casos. Lo que cambia es el empuje, esa fuerzaascendente que tiene por valor el peso del cuerpo si estuviera lleno del líquido en el que lo hemos sumergido. Como una pelota como la nuestra, llena de agua, pesaría menos que la de plomo, gana el peso y pierde el empuje y la bola se va al fondo sin posibilidad de que ninguna de las fuerzas cambien de valor. Pero una esfera llena de mercurio pesa más que la de plomo, venciendo el empuje,haciéndola ascender hacia la superficie hasta que parte del cuerpo sale por ella y deja de desalojar líquido, disminuyendo el empuje, con lo que se igualan, ahora, peso y empuje. Decimos que flota. Como observarás, todo tiene que ver con la relación que hay entre los pesos específicos. Cuando un cuerpo tiene más peso específico que el líquido donde se ha sumergido, se hunde. En caso contrario flota.3. Una bonita historia (de Arquímedes).

El rey Hierón entregó a su joyero una cantidad de oro para hacer una corona maciza. El Rey sospechaba que el joyero le cambiaba parte del oro por otro metal y en la misma cantidad (mismo peso). De esta forma cuando se comparaba la masa de la corona y la del oro entregado coincidían. El Rey llamó al consejero científico, Arquímedes, para ver cómo...