Tema_1_Estatica_de_Fluidos_Teoria

=
ρ

Vc.1.
E

Tema 1. Estática de Fluidos

TEMA 1

ESTÁTICA DE FLUIDOS
Este ciclista olímpico monta una bicicleta
estacionaria en un túnel de viento.
Observando el flujo de aire en torno a
su cuerpo (con la ayuda de estelas de
humo), los científicos puden determinar
que diseños de bicicletas y técnicas de
ciclismo reducen al mínimo la resistencia
al aire y aumentan al máximo eldesempeño.

Los fluidos desempeñan un papel crucial en muchos aspectos de la vida cotidiana. Los
bebemos, respiramos y nadamos en ellos; circulan por nuestro organismo y controlan el
clima. Los aviones vuelan en ellos los barcos flotan en ellos. Un fluido es cualquier
sustancia que puede fluir; usamos el termino tanto para líquidos como para gases.
Normalmente, pensamos que los gases sonfáciles de comprimir y que los líquidos son
casi incompresibles, empero hay casos excepcionales.
Se comienza nuestro estudio con la estática de fluidos, o sea el estudio de fluidos en
reposo en situaciones de equilibrio. Al igual que otras situaciones de equilibrio, esta se
basa en la primera y tercera leyes de Newton. Exploraremos los conceptos clave de
densidad, presión y flotación.
1.1.Densidad y Peso Específico
Una propiedad importante de cualquier material es su densidad, la cual se define como
su masa entre unidad de volumen. Un material homogéneo, como el hielo o el hierro,
tiene la misma densidad en todas sus partes. Usamos la letra griega ρ (rho) para la
densidad. Si una masa m de material tiene un volumen V, la densidad ρ es:

La densidad de algunos materiales varíadesde un punto a otro dentro del material;
ejemplos de ellos son la atmósfera terrestre (que es menos densa a mayor altitud) y los
1

Tema 1. Estática de Fluidos

océanos (que son más densos a grandes profundidades). En el caso de estos
materiales, la ecuación 1.1. describe la densidad media. En general la densidad de un
material depende de los factores ambientales como la temperatura y lapresión.
.

El precio del oro se cotiza por peso (digamos, en dólares por onza). Dado que el oro es uno de los
metales más densos, es posible almacenar una fortuna en oro en un volumen pequeño

La unidad de densidad en el SI (Sistema Internacional) es el kilogramo por metro cúbico
(1 kg/m3). También se usa mucho la unidad cgs (centímetro-gramo-segundo), gramo por
centímetro cúbico (g/cm3).El factor de conversión 1 kg/m3 = 1000 g/cm3 resulta útil. En la
Tabla 1.1. se muestran las densidades de varias sustancias comunes a temperaturas
ordinarias. Observe la amplia gama de magnitudes. El material mas denso que se
encuentra en la Tierra es el metal Osmio (ρ=22500 kg/m3), pero esto no es nada en
comparación de la densidad de los objetos astronómicos exóticos como las estrellasenanas blancas y las estrellas de neutrones.
Tabla 1.1. Densidades de Algunas Sustancias Comunes.
Material
Aire

Densidad, kg/m3
1.2

Material

Densidad, kg/m3

Hierro, acero

7.8X103

Etanol

0.81X103

Latón

8.6X103

Benceno

0.90X103

Cobre

8.9X103

Hielo

0.92X103

Plata

10.5X103

Agua

1.0X103

Plomo

11.3X103

Agua de mar

1.03X103

Mercurio13.6X103

Sangre

1.06X103

Oro

19.3X103

Glicerina

1.26X103

Platino

21.4X103

Concreto

2.4X103

Estrella enana blanca

1X1010

Aluminio

2.7X103

Estrella de neutrones

1X1018

2

Tema 1. Estática de Fluidos

La gravedad específica de un material es la relación ó razón entre su densidad y la del
agua a 4.0 °C con 1000 kg/m3; es un número puro sinunidades. Por ejemplo la gravedad
específica del aluminio es de 2.7. Aunque “gravedad específica” no es un buen término
pues nada tiene que ver con la gravedad; habría sido mejor la definición de “densidad
relativa”.
La medición de la densidad es una técnica analítica importante. Por ejemplo, podemos
determinar el nivel de carga de un acumulador midiendo la densidad de su electrolito, o
sea...