1. HIDROSTÁTICA
CONCEPTO
La Hidrostática es la parte de la física que estudia los fluidos líquidos en reposo. Entendemos
por fluido cualquier sustancia con capacidad para fluir, como es el caso de los líquidos y los gases.
Éstos se caracterizan por carecer de forma propia y por lo tanto, adoptar la del recipiente que los
contiene. Por otra parte, los líquidos (difícilmente compresibles) poseen volumen propio mientras que los
gases (compresibles), ocupan la totalidad del volumen del recipiente que los contiene.
PRESIÓN
La presión es una magnitud escalar, y se define como la fuerza que actúa sobre un cuerpo por
unidad de área. Así por ejemplo, la presión atmosférica es la fuerza que ejerce el aire que nos rodea
sobre la superficie terrestre.
P = F / S
La presión que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene es siempre
perpendicular a dicha superficie.
Unidades: veamos cuales son las unidades de presión en los tres sistemas métricos.
A la unidad del sistema C.G.S. ( dina / cm2 ) se la denomina baria y a la unidad del M.K.S.
(N/m2) se la denomina Pascal. En el apéndice, al final del capítulo, se dan otras unidades de presión,
con las respectivas equivalencias entre ellas. Volveremos sobre este tema en la unidad III al hablar de
presión atmosférica.
Presión en un punto de una masa líquida
Se define como la fuerza que actúa por unidad de área, normalmente (perpendicularmente) a un
elemento de superficie situado en dicho punto.
F : Fuerza ejercida sobre dicho punto
ds: Area de superficie
P = F / ds Presión ejercida en dicho punto
por la masa líquida

2. TEOREMA GENERAL DE LA HIDROSTÁTICA
Podemos ahora enunciar el Principio General de la Hidrostática de la siguiente manera:
"La diferencia de presión entre dos puntos de una masa líquida en equilibrio, es igual al producto
del peso específico del líquido por la diferencia de nivel entre ambos puntos"
En la figura siguiente, Pa y Pb son las presiones en dos puntos diferentes de la masa líquida, r es el peso
específico del líquido y h la distancia vertical entre ambos puntos:
Pb – Pa =  . h
[  ] = g / cm3
[ h ] = cm 2
[ P ] = g.cm/cm3
= g / cm2
Presión sobre paredes y fondo en recipientes
Las presiones ejercidas por un líquido sobre las paredes y el fondo del recipiente que lo contiene,
son siempre perpendiculares a la superficie. Esto lo vamos a comprobar en el primer trabajo práctico.
En la figura que sigue, la presión en el fondo del recipiente (Pb) es la suma entre la presión
ejercida sobre la superficie del líquido (presión atmosférica) y el producto del peso específico por la altura
de éste:
Pa = Po +  . ha
Pb = Po +  . hb
Pa: Presión ejercida en la pared
Pb: Presión ejercida en el fondo
Po: Presión ejercida sobre la superficie el líquido
(presión atmosférica)
: peso específico del líquido
h: altura de líquido sobre el punto
La presión ejercida en el fondo del recipiente depende del peso específico y de la altura del
líquido siendo independiente de la forma del recipiente y de la cantidad de líquido contenido en él.

3. Presión de abajo hacia arriba
En el interior de un líquido, la presión se ejerce en todas direcciones en cada punto. Se puede
demostrar experimentalmente que la presión hacia arriba es igual a la presión hacia abajo, como lo
muestra el siguiente dibujo:
Pa = Pb
Tapa de masa despreciable
Vasos Comunicantes
Si colocamos varios recipientes con formas diferentes conectados entre sí por su parte inferior,
tendremos entonces un sistema de vasos comunicantes.
En los V.C. con un solo líquido, éste alcanza el mismo nivel en todos los recipientes pues la
superficie está sometida a la misma presión (atmosférica) y todos los puntos que están a igual nivel
tienen la misma presión:
Po : presión atmosférica
En los V.C. con dos líquidos distintos, inmiscibles y de diferente densidad, éstos alcanzan
distintos niveles.
Pa = Po + ha . a
Pb = Po + hb . b
Pa = Pb Po + ha . a = Po + hb . b
ha / hb = b / a
DENSIDAD DE UN LÍQUIDO
La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen. Se denomina con la letra ρ. En el sistema
internacional se mide en kilogramos / metro cúbico.

4. PESO ESPECÍFICO DE UN LÍQUIDO
El peso específico de un fluido se calcula como su peso sobre una unidad de volumen (o su densidad
por g). En el sistema internacional se mide en Newton / metro cúbico.
Tabla de Pesos Específicos de sólidos y líquidos
Sustancia Pe (g/cm3) Sustancia Pe (g/cm3)
Aceite de Oliva 0,92 Estaño 7,30
Agua 1,00 Granito 2,70
Alcohol etílico 0,79 Hielo 0,92
Aluminio 2,73 Hierro 7,86
Azúcar 1,60 Mercurio 13,6
Caucho 0,90 Níquel 8,60
Celuloide 1,40 Oro 19,29
Cinc 7,15 Petróleo 0,75
Cloruro de Sodio 2,10 Plata 10,51
Cobre 8,50 Platino 21,43
Cuarzo 2,65 Uranio 18,98
PRINCIPIO DE PASCAL
El físico, matemático, filósofo y escritor francés, Blas Pascal (1623 - 1662) enunció el siguiente
principio:
"La presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido en equilibrio se transmite íntegramente
y en todo sentido a todos los puntos de la masa líquida ".
P’A = PA + P
P’B = PB + P
Donde P = F / S
En la figura anterior se verifica el principio de Pascal, en la cual PA y PB son las presiones
ejercidas en los puntos A y B respectivamente antes de aplicar la fuerza F y P'A y P'B son las presiones
luego de aplicar dicha fuerza. La presión P es la generada por la aplicación de la fuerza F sobre la
superficie S en A.
Para comprobar este principio se utiliza un dispositivo como el de la figura siguiente:
Se observa experimentalmente que al aplicar una presión sobre el pistón del tubo central, el nivel
de líquido asciende valores iguales en todos los tubos laterales.

5. PRENSA HIDRÁULICA
Es un dispositivo para obtener fuerzas de compresión mayores, basado en el principio de Pascal.
Si sobre un líquido encerrado en un recipiente, aplicamos una fuerza F1 sobre una superficie S1,
podemos obtener una fuerza F2 mayor que F1 en otro émbolo de sección S2 mayor que S1:
La prensa hidráulica se aplica, por ejemplo, en el sistema de frenos de automóviles, en las
prensas para extracción de aceites, en los sillones de dentistas y peluquerías, en ascensores y
elevadores hidráulicos, en las máquinas que moldean las partes de la carrocería de automóviles, etc.
Si la fuerza se ejerce sobre el pistón grande, entonces se obtendrá una fuerza menor sobre el
chico. Esto se aplica en los amortiguadores para automóviles.
PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
El físico-matemático griego Arquimedes de Siracusa ( 287 a 212 A.C.), observando la pérdida
aparente de peso de su cuerpo al sumergirse en el agua, enunció el principio que lleva su nombre:
"Todo cuerpo que se sumerge en un líquido experimenta un empuje de abajo hacia arriba igual
al peso del volumen del líquido desalojado".
En otras palabras, si sumergimos un objeto dentro de un líquido, éste empuja al objeto hacia
arriba con una fuerza equivalente al peso del líquido que desaloja el objeto al sumergirse. Por eso
cuando caminamos dentro de una pileta, tenemos la sensación de pesar menos.
E : Empuje que recibe el cuerpo
P : Peso del cuerpo
Vcs: volumen del cuerpo que se
encuentra debajo del nivel del líquido
E = P – PCS =  . Vcs
Donde PCS es el peso del cuerpo
sumergido y  el peso específico del líquido
La ecuación anterior es la expresión matemática del Principio de Arquímedes. Es importante
aclarar que cuando nos referimos al peso del cuerpo sumergido (Pcs) estamos hablando del peso
aparente del objeto cuando está sumergido dentro del líquido.
El volumen del líquido desalojado es igual al volumen del cuerpo sumergido. Por ejemplo, un
cuerpo cuyo volumen es 50 cm3
totalmente sumergido en agua ( Pe = 1 g/cm3) recibirá un empuje de 50
gramos fuerza.
El mismo cuerpo sumergido en mercurio (Pe = 13,6 g/cm3) recibirá un empuje de 680 g fuerza,
es decir 13.6 veces mayor al del agua.
Cuerpos Flotantes
Al sumergir totalmente un cuerpo en un líquido, puede ocurrir que el empuje que recibe dicho
cuerpo sea menor, igual o mayor que su peso.
Si el empuje que recibe el cuerpo al sumergirse totalmente es menor que su peso, el cuerpo se
hunde hasta el fondo; si es igual a su peso, el objeto flota en el seno de la masa líquida; y si es mayor a
su peso, flota en la superficie del líquido sumergiéndose la porción del cuerpo que hace que se equilibren
peso y empuje, es decir que el empuje que recibe la parte sumergida iguale al peso del cuerpo.

6. En la figura siguiente se representan estas tres situaciones:
Nota: En la figura de la derecha, el empuje que recibe el cuerpo ( Pe líquido . V cuerpo sumergido) es igual al peso
del cuerpo. Siempre que un cuerpo está flotando en un líquido, cualquiera sea su posición, el empuje que
recibe es igual al peso del cuerpo.
Estabilidad
Un cuerpo flotante está en equilibrio cuando sus centros de gravedad y empuje se encuentran
sobre una misma vertical.
En la figura de arriba se observan tres situaciones diferentes del casco de una embarcación. El
barco de la izquierda se encuentra en equilibrio pues el centro de gravedad "a" y el punto de aplicación
del empuje E se encuentran en la misma vertical. En los otros dos casos aparece un punto "b"
denominado metacentro que resulta de la intersección de la línea de acción del empuje con la
perpendicular al barco "n". Ambas fuerzas ( Peso y Empuje ) originan en estos casos una cupla que
tiende a enderezar la embarcación.
En la figura de la derecha se observa que el punto "b" queda por debajo del punto "a", y en este
caso, el barco queda inestable y volcará.
Tensión Superficial
La superficie libre de un líquido o la interfase de separación de dos líquidos inmiscibles, se
comportan como una membrana elástica sometida a la acción de una fuerza por unidad de longitud,
denominada tensión superficial. Dicha fuerza depende de la naturaleza del líquido y es independiente de
la extensión de la superficie. En la siguiente tabla se dan algunos valores de tensión superficial ( ) para
distintas sustancias frente al aire:
Sustancia  (dinas/cm)
Agua 72,8
Alcohol etílico 22,3
Benceno 28,9
Mercurio 465
Tetracloruro de Carbono 26,8
El origen de esta fuerza se debe a la atracción de las moléculas superficiales por la acción de
fuerzas cohesivas (atractivas) de las moléculas que se encuentran en el seno del líquido, en la vecindad
inmediata a la superficie. Este fenómeno explica la esfericidad de las gotas de un líquido, la capacidad
de los insectos de caminar sobre el agua y la posibilidad de flotación de una aguja sobre la superficie de
un líquido. En el dibujo siguiente a la izquierda se representan estas fuerzas.

7. Si colocamos agua en un tubo de ensayos, observaremos que la superficie libre no es plana,
sino que adopta una forma cóncava debido a que las fuerzas atractivas entre el líquido y las paredes del
tubo son superiores a la tensión superficial. A esta superficie cóncava se la denomina menisco
descendente (figura superior derecha).
Si repetimos la experiencia con mercurio, observaremos que la superficie es convexa, lo cual se
debe a que la tensión superficial es mayor que las fuerzas atractivas mercurio-vidrio. En este caso, el
menisco es ascendente.
Si sumergimos el extremo de un tubo muy delgado en un recipiente con agua, observaremos que
el líquido asciende por el tubo debido a las fuerzas atractivas entre el agua y las paredes del tubo, hasta
que las fuerzas atractivas entre el líquido y el vidrio equilibran el peso de la columna de agua. Este
fenómeno se lo conoce con el nombre de capilaridad.
APÉNDICE
UNIDADES DE PRESIÓN
1 cm H2O ( a 4 ºC ) = 980,638 dyn / cm2
1 pound / sq.in = 68947,6 dyn / cm2
1 atmósfera = 1013,250 dyn / cm2
1 atmósfera = 1013,250 HPa.
1 bar = 106 dyn / cm2
1 atm. = 1,03323 kg / cm2
1 atm. = 14,6960 lb / pulg2
1 atm. = 101.325 Pa.
1 kg / cm2 = 14,223343 lb / pulg.2
1 pound / sq. in. = 51,7149 mm Hg ( 0 ºC )
1 m H2O ( 4 ºC ) = 0,0967841 atm.