Monografia Hidrostatica


MONOGRAFÍA

1. INTRODUCCIÓN: HIDROSTÁTICA

La Hidrostática es la parte de la física que estudia los fluidos líquidos en reposo. Entendemos por fluido cualquier sustancia con capacidad para fluir, como es el caso de los líquidos y los gases. Éstos se caracterizan por carecer de forma propia y por lo tanto, adoptar la del recipiente que los contiene. Por otra parte, los líquidos (difícilmentecompresibles) poseen volumen propio mientras que los gases (compresibles), ocupan la totalidad del volumen del recipiente que los contiene.

Todo fluido soporta fuerzas normales o perpendiculares a sus fronteras, sin que haya escurrimiento, y puede estar en equilibrio bajo la acción de una diversidad de fuerzas de este tipo. Sin embargo, un fluido no puede resistir la acción de una fuerzatangencial, ya que tan pronto como se ejerce este tipo de fuerza, el fluido responde deslizándose sobre sus fronteras, provocando el movimiento del fluido.

Por lo tanto, una condición necesaria para que un fluido esté en equilibrio, es que sus fronteras sólo experimenten fuerzas normales (perpendiculares). (Introducción, 2010)

2. OBJETIVOS:

Comprobar que la presión hidrostática es un hecho.
Demostrarque a mayor profundidad la presión hidrostática también es mayor.
Aplicar los métodos de descripción del movimiento de fluidos.
Aplicar la ecuación de transporte a las propiedades de interés del flujo.
Aplicar la relación entre caudal, velocidad media.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin queexistan fuerzas que alteren su movimiento o posición.

Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez.

Son fluidos tanto los líquidos como los gases, y su forma puede cambiar fácilmente por escurrimiento debido a la acción de fuerzas pequeñas.

Las leyes que rigen lahidrostática están presentes en nuestro día a día, más de lo que podemos imaginar. Se producen, por ejemplo, el agua que sale de los grifos de nuestras casas, en las represas hidroeléctricas que generan la electricidad que usamos y la presión del aire que está teniendo en estos momentos.

Para entender estas leyes, primero tenemos que entender el concepto de presión. La presión la cantidad físicadeterminada por la relación entre una fuerza aplicada y el área de acción de esta fuerza se denomina presión.

La presión hidrostática depende de la profundidad de la densidad del líquido y la gravedad local. La presión en el interior de cualquier fluido estático queda determinada por el peso que ejerce la columna del propio fluido que tiene encima.

El cálculo de la presión atmosférica es un poco máscomplicado que la debida a un líquido, ya que la densidad de la atmósfera no es constante. La presión atmosférica disminuye con la altura de manera exponencial (muy rápidamente).

Para pequeñas alturas, las típicas de una montaña, se puede aproximar la función exponencial por una función polinómica de primer grado. Por tanto muy cerca del suelo, la presión atmosférica, P (en atmósferas, atm),disminuye con la altura, h (en km), de la manera:



Donde Pa es la presión a nivel del mar (1 atm) y K una constante que indica el ritmo al que decrece la presión. Midiendo la presión y la altura, y representándolas gráficamente podemos determinar la pendiente que nos indica el ritmo al que disminuye la presión con la altura.

Como es relativamente fácilmedir presiones, la relación entre presión y altura proporciona un modo fácil y directo para determinar la altitud conociendo la presión. Históricamente este ha sido el método más usado para conocer de modo aproximado la altura. Recientemente la llegada del GPS, donde la altura y posición queda determinado gracias a satélites, ha supuesto la eliminación de esta técnica de medida. (Presión...