Hidrostatica

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan 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.
• Las 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: Cantidad de masa. • Presión: Es una magnitud física escalar perpendicular. • Temperatura: Nociones comunes de caliente o frío. • Energía interna: Sumas de las energías cinéticas de las individualidades. • Entalpía: Es una magnitud termodinámica. • Entropía: Es una magnitud física que permite, mediante cálculo, determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. • Calores específicos: La cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa.
Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos. • Viscosidad: Oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. • Conductividad térmica: Propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. • Tensión superficial: Cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. • Compresión: Es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo.
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“El incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible, contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo.” Blaise Pascal.
• El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los líquidos. En esta clase de fluidos la densidad prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación:
Donde: = presión total a la profundidad = presión sobre la superficie libre del fluido.
• Si se aumenta la presión sobre la superficie libre, por ejemplo, la presión total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que el término ρgh no varía al no hacerlo la presión total (obviamente si el fluido fuera compresible, la densidad del fluido respondería a los cambios de presión y el principio de Pascal no podría cumplirse).
El gato hidráulico para levantar vehículos. La jeringa hipodérmica. El medidor de presión de neumáticos de vehículos. El medidor de presión arterial de las personas. El atomizador de perfumes.
• Afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático será empujado con una fuerza igual al peso del volumen del líquido desplazado por dicho objeto. De este modo cuando un cuerpo está sumergido en el fluido se genera un empuje hidrostático resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del cuerpo y de valor igual al peso del fluido desplazado. Esta fuerza se mide en Newtons.
• Se describe como:
Donde: ρ f y ρ s
son respectivamente la densidad del fluido y del sólido sumergido; V el volumen del cuerpo sumergido; y g la aceleración de la gravedad.
❖ El peso aparente de un bloque de aluminio sumergido en agua se ve reducido en una cantidad igual al peso del agua desplazada.
❖ Si un bloque de madera está completamente sumergido en agua, el empuje es mayor que el peso de la madera (esto se debe a que la madera es menos densa que el agua, por lo que el peso de la madera es menor que el peso del mismo volumen de agua). Por tanto, el bloque asciende y emerge del agua parcialmente -desplazando así menos agua- hasta que el empuje iguala exactamente el peso del bloque.
• Primera forma de la ecuación de la hidrostática:
• La ecuación arriba es válida para todo fluido ideal y real, con tal que sea incompresible. • (Fluido ideal es aquel fluido cuya viscosidad es nula)
P = P o + ρgy Siendo: P: Presión total Po: Presión superficial ρ: Densidad del fluido g: Intensidad gravitatoria de la Tierra y: Altura neta