INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE EXTENSIÓN BARQUISIMETO DEPARTAMENTO DE SEGURIDAD INDUSTRIAL

HIDROSTATICA

Barquisimeto, julio 2015

Hidrostática

La hidrostática, es la rama de la mecánica que se especializa en el equilibrio de los

fluidos. El término también se utiliza como adjetivo para referirse a lo que pertenece

o está vinculado a dicha área de la mecánica.

La presión hidrostática, por lo tanto, da cuenta de la presión

o fuerza que el peso de un fluido en reposo puede llegar a

provocar. Se trata de la presión que experimenta un elemento

por el sólo hecho de estar sumergido en un líquido. El fluido

genera presión sobre el fondo, los laterales del recipiente y

sobre la superficie del objeto introducido en él. Dicha presión

hidrostática, con el fluido en estado de reposo, provoca una

fuerza perpendicular a las paredes del envase o a la superficie

del objeto.

El peso ejercido por el líquido sube a medida que se incrementa la profundidad. La

presión hidrostática es directamente proporcional al valor de la gravedad, la densidad

del líquido y la profundidad a la que se encuentra. La presión hidrostática (p) puede

ser calculada a partir de la multiplicación de la gravedad (g), la densidad (d) del

líquido y la profundidad (h). En ecuación: p = d. g. h

Este tipo de presión es muy estudiada en los distintos centros educativos para que los

jóvenes puedan entenderla bien y ver cómo la misma se encuentra en su día a día.

Así, por ejemplo, uno de los experimentos más utilizados por los profesores de

Ciencias para explicar aquella es la que se realiza mezclando diversos fluidos.

En este caso concreto, es habitual que apuesten por introducir en un vaso o cubeta

agua, aceite y alcohol. Así, en base a las densidades de cada uno de estos líquidos se

consigue que el agua quede abajo del todo, el aceite sobre ella y finalmente sobre

ambos se situará el alcohol. Y es que este cuenta con una mayor densidad.

Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio

de Pascal y el principio de Arquímedes.

Principio de Pascal

El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre un  fluido no compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente.

Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una fuerza  igual al peso del volumen de fluido desalojado. El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

Propiedades de los FluidosLas propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.

Propiedades primarias o termodinámicas:

Densidad Presión Energía interna Entalpía Entropía Calores específicos

Propiedades secundarias

Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos

Viscosidad Conductividad térmica Tensión superficial Compresión

Las Características de los líquidos:

Viscosidad: Es una medida de la resistencia que opone un líquido a fluir.

Tensión Superficial: Este fenómeno se presenta debido a la atracción entre

moléculas de un líquido.

Cohesión: Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma

sustancia.

Adherencia: Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas

de dos sustancias diferentes en contacto.

Capilaridad: Se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared

sólida, especialmente si son tubos muy delgados llamados capilares.

EJEMPLOS

Mayor cuanto más abajo

Podemos comprobar que la presión hidrostática aumenta al descender dentro de un

líquido viendo que la velocidad con la que sale el líquido es mayor cuanto más abajo

esté el agujero efectuado en la pared lateral del recipiente.

v=√2.g . k

La presión sobre las paredes aumenta hacia abajo y por tanto también lo hace la

fuerza sobre las mismas. Si perforamos agujeros a distintas profundidades, la

velocidad de salida se hace mayor al aumentar la profundidad.

Vasos comunicantes

Dos o más vasos comunicados por su base se llaman vasos comunicantes. Si se vierte

un líquido en uno de ellos, se distribuirá de tal modo que el nivel del líquido en todos

los recipientes es el mismo, independientemente de su forma y sus capacidades. Éste

es el llamado Principio de los vasos comunicantes.

Este principio es una consecuencia de la ecuación fundamental de la Hidrostática:

Los puntos que están a la misma profundidad tienen la misma presión hidrostática y,

para que eso ocurra, todas las columnas líquidas que están encima de ellos deben

tener la misma altura. Parece "de sentido común" pensar que el recipiente que

contiene más agua, y que por tanto tiene mayor peso, el que tiene paredes que

convergen hacia el fondo, soporta mayor presión, pero no es así: la Física lo

demuestra y la experiencia lo confirma.