hidrostatica

HIDROSTATICAS
UNIDAD I
Conceptos fundamentalesde Fluidos
La estáticade fluidos estudia el equilibriode gasesy líquidos. A partirde los conceptosde densidadyde presiónse obtiene la ecuación fundamentalde la hidrostática,de la cual el principiode Pascaly elde Arquímedespueden considerarse consecuencias. El hecho de que los gases, a diferenciade los líquidos, puedan comprimirse hace que elestudio de ambos tiposde fluidos tengan algunas características diferentes. En la atmósfera se dan los fenómenosde presión yde empuje que pueden ser estudiadosde acuerdo con los principiosde la estáticade gases.
Se entiende por fluido un estadode la materiaen el que la formade los cuerpos no es constante, sino que se adapta a la del recipiente que los contiene. La materia fluida puede ser trasvasadadeun recipiente a otro, esdecir, tiene la capacidadde fluir. Los líquidos y los gases corresponden a dos tipos diferentesde fluidos. Los primeros tienen un volumenconstante que no puede mortificarse apreciablemente por compresión. Se dice por ello que son fluidos incompresibles. Los segundos no tienen un volumen propio, sino que ocupan eldel recipiente que los contiene; son fluidos compresiblesporque, a diferenciade los líquidos, sí pueden ser comprimidos.
El estudiode los fluidos en equilibrio constituye el objetode la estáticade fluidos, una parte de la físicaque comprende la hidrostática o estudiode los líquidos en equilibrio, y la aerostática o estudiode los gases en equilibrio y en particulardel aire.
1. Fuerza y Masa
La comprensiónde las propiedadesde los fluidos requiere unacuidadosa diferenciación entre "masa y peso", por lo que se aplican las siguientesdefiniciones:
MASA es la propiedadde un cuerpode fluido que se mide por su inercia o resistencia a un cambiode movimiento, también es una medidade la cantidadde fluido. Se utiliza el símbolo "m" para la masa.
PESO es la cantidad que pesa un cuerpo, es decir, la fuerza con que el cuerpo es atraído hacia la tierra por laacciónde la gravedad. Se utiliza el símbolo "w" para peso.
El peso está relacionado con la masa y la aceleracióndebida a la gravedad, "g", por la leyde gravitaciónde Newton (Página 105-143 Serwey).
w = mg ecc.1
Aquí se utilizará G = 9,81 m/s2 (aceleración gravitacional) en el sistemaSI y G = 32,2 pies/s2 en el sistema británico de unidades.
2. Ladensidadde los cuerpos
Los cuerpos difierenpor lo general en su masa y en su volumen. Estos dos atributos físicos varíande un cuerpo a otro,de modo que si consideramos cuerposde la misma naturaleza, cuanto mayor es el volumen, mayor es la masadel cuerpo considerado. No obstante, existe algo característicodel tipode materia que compone al cuerpo en cuestión y que explica el porqué dos cuerposde sustancias diferentes que ocupan el mismovolumen no tienen la misma masa o viceversa.
Aun cuando para cualquier sustancia la masa y el volumen son directamente proporcionales, la relación de proporcionalidad es diferente para cada sustancia. Es precisamente la constantede proporcionalidadde esa relación la que se conoce pordensidad y se representa por la letra griega "r ".
r = m/v ecc. 2
"V" es el volumende la sustancia cuya masa es M. Lasunidades son kilogramos por metros cúbicos en el sistema internacional (SI).
CUADRO 1.Densidadde sólidos y líquidos a (20ºC)
Sustancia
Densidad (g/cm3)
Sustancia
Densidad (g/cm3)
Acero
7,7-7,9
Oro
19,31
Aluminio
2,7
Plata
10,5
Cinc
7,15
Platino
31,46
Cobre
8,93
Plomo
11,35
Cromo
7,15
Silicio
2,3
Estaño
7,29
Sodio
0,975
Hierro
7,88
Titanio
4,5
Magnesio
1,76Vanadio
6,02
Níquel
8,9
Volframio
19,34
LaDENSIDAD (r )de una sustancia es la masa que corresponde a un volumen unidadde dicha sustancia. Su unidad en el SI es el cociente entre la unidadde masa y ladel volumen, esdecir kg/m3; g/cm3, etc.
A diferenciade la masa o el volumen, quedependende cada objeto, su cocientedepende solamentedel tipode material de que está constituido y node la forma...