superficies planas

TEMA 2

ESTÁTICA DE FLUIDOS
2.1.- Introducción
2.2.- Ecuación General de la Fluidoestática
2.2.1.- La presión Atmosférica
2.3.- Fuerzas Provocadas por la Presión Hidrostática
2.3.1.- Fuerzas sobre Superficies Planas
2.3.1.1.- Superficies Horizontales
2.3.1.2.- Superficies Verticales
2.3.2.- Superficies Curvas

Tema 2:
Estática de Fluidos

2.3.2.1.-Principio de Arquímedes
2.4.-Hidrostática de Campos Exteriores No Convencionales
2.4.1.- Campo Inercial Lineal
2.4.2.- Campo Inercial Centrífugo
Anexo: Tablas de Momentos de Inercia y Centros de Gravedad

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2.1.- Introducción
• La estática trata con los fluidos sin movimiento, o más concretamente, con los fluidos que no
sufren ninguna deformación, o lo que es lo mismo, en los cuales no existe ningún gradiente develocidades. En la estática trataremos con fluidos en ausencia de movimiento relativo.
• La consecuencia directa de la anterior es que la única forma de evitar que aparezcan gradientes de
velocidad es que no existan esfuerzos cortantes sobre el fluido. Lo que nos indica que para que un
fluido este en reposo o bien no existen esfuerzos sobre el, o si existen estos son esfuerzos normales y
acompresión ( los fluidos no soportan esfuerzos a tracción )

Tema 2:
Estática de Fluidos

El caso más simple es la fuerza que ejerce un fluido sobre una superficie horizontal, como puede ser el
fondo de un depósito de almacenamiento de agua. La única fuerza que ejerce el fluido sobre el fondo
es el peso del propio fluido.

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Aunque parezca obvio, hay que tener muy claro la diferencia entrefuerza y presión.
Masa = 60 kg

Peso= 9.81x60=588.6 N
Peso por pierna = 0.294 kN

Tacón = 0.01 m diámetro

Presión ejercida por cada
un de los tacones.

P=

Area = 0.0001 m2

Fuerza
0.294
kN
=
= 2900 2
Superficie 0.0001
m

Masa = 5000 kg

Peso= 9.81x5000=49050 N

Tema 2:
Estática de Fluidos

Peso por pata = 12.25 kN
Pie = 0.3 m diámetro

Presión ejercida por cada unade las
patas de un elefante

P=

Area = 0.07 m2

Fuerza
12.25
kN
=
= 175 2
Superficie 0.07
m

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Cuando el fluido está quieto, sin movimiento relativo respecto a la superficie que baña, no actúan ningún
tipo de fuerzas ‘raras u ocultas’ , simplemente se deben al peso del propio fluido.
F = ∀.ρ .g = H .a.b.ρ .g = H .area.ρ .g

P=

F
H . Area.ρ .g
=
= H .ρ .g
Area
AreaTema 2:
Estática de Fluidos

P = h.ρ.g

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Suele ser fijo, no varía a menos
que existan fluidos diferentes,
gradientes de temperatura grandes

Es el término que hace que la
presión varíe. Es decir:
La presión variará
en
función de la profundidad del
fluido a la que se encuentre
el punto que queremos medir

Si la profundidad, h, se mantiene constante, P también se
mantendráconstante

¿Qué ocurre cuando la superficie no es horizontal? La profundidad a la que se encuentran los puntos de
la superficie no tienen todos la misma profundidad, o lo que es lo mismo, la columna de agua sobre ellos
varía, y por tanto el peso del agua que tienen que soportar es diferente, lo que implica una presión
también diferente. Por tanto, la fuerza que ejerce el fluido sobre lasuperficie ya no la podremos calcular
multiplicando presión por superficie, ya que la presión no tiene como en el caso anterior un valor
constante. ¿Qué se puede hacer ?
SI la superficie varía de forma discreta, es decir, mediante escalones,
podemos calcular la fuerza como la suma de la fuerza sobre cada
uno de estos escalones, donde la presión es constante:

Tema 2:
Estática de Fluidos

F = F1+ F2 = P . A1 + P2 . A2 = h1.ρ .g . A1 + h2 .ρ .g . A2
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SI la superficie es inclinada o curvada, ya no resulta tan sencillo, ya
que la altura del fluido varía en cada punto, y por tanto su presión. El
equivalente sería dividir la superficie en muchos trozos pequeños, y
suponer que la presión no varía en ellos y seguir el mismo método
anterior, o lo que es lo mismo desde el punto de...