Hidrostatica

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INTRODUCCIÓN

La presión dentro de un fluido, depende de densidad del líquido donde se esté trabajando y de la profundidad, según la siguiente expresión: P = d·g·h. Vamos a construir un sencillo manómetro que nos permita realizar una serie de experiencias relacionadas con la presión hidrostática.

OBJETIVOS

* Observar la existencia de presión en el interior de los líquidos* Estudiar la influencia de algunos factores sobre la presión del líquido: profundidad, densidad del fluido.

PRESION HIDROSTATICA

Fundamento teórico

Para la realización de las experiencias, se disponen de los siguientes líquidos: etanol, agua, tetracloruro de carbono, benceno y un líquido desconocido. Podemos variar la profundidad a la que se mide la presión, y medir la presiónejercida, en el manómetro. Con estos datos, seremos capaces de calcular la densidad de los líquidos desconocidos.
La presión dentro de un fluido, depende de densidad del líquido donde se esté trabajando y de la profundidad, según la siguiente expresión :

La inmensa mayoría de los materiales presentes en la Tierra se encuentran en estado fluido, ya sea en forma de líquidos o de gases. No sóloaparecen en dicho estado las sustancias que componen la atmósfera y la hidrosfera (océanos, mares, aguas continentales), sino también buena parte del interior terrestre. Por ello, el estudio de las presiones y propiedades hidrostáticas e hidrodinámicas tiene gran valor en el marco del conocimiento del planeta.

Los fluidos
Se denomina fluido a toda sustancia que tiene capacidad de fluir. Enesta categoría se encuadran los líquidos y los gases, que se diferencian entre sí por el valor de su densidad, que es mayor en los primeros.
La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa:
La densidad es un valor escalar y sus unidades son kg/m3 en el Sistema Internacional.

Propiedades de los fluidos
Los gases y los líquidos comparten algunaspropiedades comunes. Sin embargo, entre estas dos clases de fluidos existen también notables diferencias:
* Los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene, mientras que los líquidos adoptan la forma de éste pero no ocupan la totalidad del volumen.
* Los gases son compresibles, por lo que su volumen y densidad varían según la presión; los líquidos tienen volumen ydensidad constantes para una cierta temperatura (son incompresibles).
* Las moléculas de los gases no interaccionan físicamente entre sí, al contrario que las de los líquidos; el principal efecto de esta interacción es la viscosidad
Presión hidrostática
Dado un fluido en equilibrio, donde todos sus puntos tienen idénticos valores de temperatura y otras propiedades, el valor de la presiónque ejerce el peso del fluido sobre una superficie dada es: siendo P la presión hidrostática, ρ la densidad del fluido, g la aceleración de la gravedad y h la altura de la superficie del fluido. Es decir, la presión hidrostática es independiente del líquido, y sólo es función de la altura que se considere.
Por tanto, la diferencia de presión entre dos puntos A y B cualesquiera del fluido vienedada por la expresión:

La diferencia de presión hidrostática entre dos puntos de un fluido sólo depende de la diferencia de altura que existe entre ellos.

Principio de Pascal. Prensa hidráulica
En un fluido en equilibrio, la presión ejercida en cualquiera de sus puntos se transmite con igual intensidad en todas las direcciones. Esta ley, denominada Principio de Pascal, tiene múltiplesaplicaciones prácticas y constituye la base teórica de la prensa hidráulica.

Esquema de una prensa hidráulica: un recipiente relleno de líquido con dos émbolos de distinta superficie.
Al aplicar una fuerza F1 sobre el primer émbolo, se genera una presión en el fluido que se transmite hacia el segundo émbolo, donde se obtiene una fuerza F2. Como la presión es igual al cociente entre la fuerza y...