Presión hidrostática


INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS

IBQ


LAB.FISICA GENERAL

PRACTICA#5 PRESION HIDROSTATICA

EQUIPO: 3°



OBJETIVO
Determinar experimentalmente, la expresión matemática de la presión absoluta, en cualquier punto de un líquido en reposo en función de su profundidad y de la densidad del líquido: Ecuación fundamental de la hidrostática
P=f(h, p)


INTRODUCCION
El término fluido se aplica a cualquier sustancia que puede fluir y por lo tanto incluye a los líquidos y a los gases.
Presión-. En las superficies de un fluido en reposo, ya sean externas (las que lo determinan), o bien internas (superficies imaginarias que lo atraviesen) solo pueden haber fuerzas, normales y distribuidas en toda el área.
La figura No.1 ilustra lasfuerzas que actúan en las superficies externas y en una sección arbitraria de un líquido en reposo. En la 1a, solo se han dibujado las fuerzas ejercidas sobre el líquido por los cuerpos adyacentes que son el recipiente, una pelota flotando y el aire de la atmosfera, en la 1b una pelota que está flotando y en la 1c el aire de la atmosfera sobre una superficie; pero de acuerdo con la 3ª Ley de Newton,el líquido también ejerce fuerzas de igual magnitud pero opuestas sobre dichos cuerpos.


Obsérvese además que cada una de las fuerzas mencionadas va dirigida a la parte que la ejerce hacia la parte que la experimenta tendiendo a comprimirla, por lo que también recibe el nombre de empuje.
La presión absoluta p en un punto de un fluido es la fuerza normal por unidad de área que hay en él; esdecir:

En donde dFes la magnitud de la fuerza infinitesimal que experimenta el área de superficie infinitesimal dA que contiene el punto. En lo sucesivo a la presión absoluta se llamara, simplemente presión.
Experimental y teóricamente se demuestra que la presión en un punto de fluido en reposo (presión hidrostática) tiene el mismo valor para cualquier orientación que se dé el área dA, y al notener una dirección específica, la presión resulta ser una cantidad escalar que se mide en en el Sistema Internacional y en en el C.G.S.
También se ha observado que en los líquidos la presión es igual en todos los puntos de un mismo plano horizontal. En los gases sucede lo mismo, y además, la presión casi no varía con la altura del contenedor, por lo que ponemos decir que en un gas se tiene lamismapresión en todos los puntos.
De la definición de presión se infiere que en cada área elemental dA de la superficie de un cuerpo que está en contacto con un fluido, este empuja al cuerpo (y viceversa) con una fuerza norma de magnitud dF=PdA, siendo P la presión del fluido en dicho lugar. En consecuencia, la fuerza o empuje hidrostático total sobre cualquier superficie es la suma (integral) detodas las fuerzas que ella experimenta; es decir:.
Ahora bien, si la superficie es plana y la presión P es igual a todos los puntos, todas las fuerzas elementales , tienen la misma magnitud y dirección, por la que la fuerza total resulta uniformemente distribuida en toda el área A de la superficie, y su magnitud es:


Desde luego la expresión (1) puede escribirse como P=F/A y sirve tambiénpara calcular la presión P en cualquier punto de una superficie a partir de los valores de F y A, cuando P es uniforme.
Un concepto de gran utilidad es el de Presión relativa. La presión relativa P, en un punto de un fluido es la diferencia que existe ente su presión absoluta P y la presión atmosférica ; es decir:

De acuerdo con esta definición y para líquidos en contacto con la atmosfera,una presión relativa en un punto de 3 implica que su presión absoluta excede en 3 a la presión atmosférica, mientas que si la presión relativa es de -3 entonces la presión absoluta es menor que la atmosférica en 3 .Obviamente una presión relativa nula equivale a una presión absoluta igual a ala atmosférica, y por consiguiente, todos los puntos de la superficie de un líquido que da a la atmosfera,...