HODROSTATICA

HIDROSTATICA

FLUIDO
Se le llama fluido a toda sustancia que puede fluir. Los líquidos y gases son fluidos, porque sus moléculas presentan poca resistencia al movimiento relativo entre ellas. Las fuerzas de cohesión son pequeñas e incluso ínfimas. Los sólidos en cambio, se oponen con mucha resistencia a cambiar de forma. En la siguiente tabla, se hace una pequeña comparación entre estosestados de la materia:
ESTADO
FORMA
VOLUMEN
FUERZAS DE COHESION
Sólido
Fija
Constante
Grandes
Líquido
Variable
Constante
Pequeñas
Gaseoso
Variable
Variable
Infimas

Los gases tienden a ocupar todo el volumen posible, por ejemplo adoptan la forma del objeto que los encierra. Se pueden comprimir con facilidad.
Cada líquido toma la forma del tiesto que lo contiene. Sonprácticamente incompresibles.
PROPIEDADES DE UN FLUIDO


DENSIDAD
La densidad de un fluido se define como el cuociente entre su masa y su volumen:
D =
La densidad es una magnitud escalar y en el Sistema Internacional se mide en [ kg / m 3 ] . También se usa la unidad [ g / cm 3 ] , o bien , [ g / ml ] que prácticamente son iguales.


1 [ g / cm 3 ] = 1.000 [ kg / m 3 ]

La máximadensidad del agua se da a 4º C y es igual a 1 [ g / cm 3 ].

EJERCICIOS
1. ¿Qué cantidad de materia hay en 1 cm3 de agua de mar? ¿y en 1m3?
2. ¿Qué volumen ocuparían 500 g de cobre y 500 g de aire?
3. Los agujeros negros son cuerpos celestes que tienes densidades altísimas de alrededor de 1024 g/cm3. Si la tierra, cuya masa es de 6x1027 kg, se convirtiera en uno de ellos ¿de qué tamañoaproximado sería?

PRESION
Se define la presión sobre un fluido, como el cuociente entre la magnitud de la fuerza normal aplicada sobre la superficie del fluido y su área. En la figura 1:

p =

fig. 1


La presión es una magnitud escalar y en el Sistema Internacional se mide en pascal [ Pa ]. Pero en la práctica se usan otras unidades. En la tabla se dan algunos ejemplos con losfactores de conversión:
Ejercicios
1. ¿Cuál es la presión ejercida por uno de ustedes sobre el suelo expresada en pascales, cuando están parados sobre un pie? ¿y sobre los dos?

1atm = 760mm Hg = 101.293 Pa = 1012,93 mbar = 14,7 lb/plg2






LA PRESION EN UN FLUIDO: ECUACION FUNDAMENTAL.
RELACION MATEMATICA PARA CALCULAR LA PRESION DENTRO DE UN FLUIDO
FIG 1
FIG 2

Piensa que enla fig 1 el frasco tiene agua en reposo: la fuerza ejercida sobre cualquier partícula o pequeña porción del fluido es la misma en todas direcciones. Si no fuera así, el líquido estaría en un constante movimiento, cosa que no ocurre excepto por las corrientes de convección, que corresponden a otro fenómeno.
La fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene aumenta conla profundidad y es perpendicular al recipiente en cada punto, sin importar su forma.
Imaginemos dentro del recipiente una porción de agua delimitada por un cilindro cuya altura corresponda a una profundidad h, medida desde la superficie del fluido, y el área de las bases mide A. Este cilindro imaginario está en equilibrio, porque el agua no se mueve dentro del frasco, por lo tanto todas lasfuerzas horizontales y verticales que actúan sobre él deben estar también equilibradas. En el eje vertical actúan las siguientes fuerzas sobre el cilindro:
En la figura 2
F1: fuerza debida al peso del aire por sobre la superficie del agua
P: el peso del cilindro de agua, debido a la gravedad.
F2: la fuerza que debe ejercer sobre la base del cilindro el resto del agua del recipiente paraequilibrar la acción de P y F1
Es decir,
F2= P +F1 (ecuación 1)

Para calcular el peso del cilindro de agua imaginario, usamos la expresión . La masa del cilindro se obtiene usando la ecuación de la densidad
D es la densidad del fluido; V es el volumen del cilindro de agua, pero como , entonces el peso queda finalmente

Reemplazando la ecuación 2 en la ecuación 1, obtenemos una expresión para...