Hidrostática

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Hidrostática

  1. 1. HIDROSTÁTICA. La hidrostatica es la rama de la mecánica de fluidos que trata de los fluidos en reposo. Como el fluido no es rigido, sólo podrá pemanecer en reposo en ausencia de fuerzas deformadoras. Estudia los fluidos en reposo, tales como los gases y líquidos, en los fluidos es conveniente utilizar el término presión que el de fuerza, se considera que la fuerza está distribuida sobre la superficie y también por que dichas fuerzas no se transmiten en la dirección que se aplican, ya que se transmiten en todas direcciones, por lo que esta presión se llama hidrostática. Características de los líquidos: a) Viscosidad. Es una medida de la resistencia que opone un líquido a fluir. b) Tensión superficial. Este fenómeno se presenta debido a la atracción entre moléculas de un líquido. c) Cohesión. Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia. d) Adherencia. Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos sustancias diferentes en contacto. e) Capilaridad. Se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son tubos muy delgados llamados capilares. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes. Principio de Pascal. “Toda presión aplicada a un fluido confinado se transmite sin reducción a todos los puntos del fluido y a las paredes del depósito que lo contiene”. Aparentemente los líquidos no son compresibles, si lo son ya que si se aplica una ligera presión a un líquido está se propaga en ondas a la velocidad del sonido. Con este principio se puede utilizar la prensa hidráulica; este aparato está formado de un recipiente lleno de un líquido con dos émbolos que tengan área diferente, de acuerdo al principio de pascal, las dos presiones ejercidas deben de ser iguales. Se deduce que si ejerce una fuerza pequeña en el émbolo pequeño, en el grande tendremos una fuerza grande, siendo mayor ésta diferencia a medida que aumenta la diferencia entre tamaño de los émbolos.
  2. 2. Principio de Arquímedes. Cuando se quiere sumergir un objeto se siente como el agua lo empuja de regreso con una gran fuerza hacia arriba, esto se denomina fuerza de flotación, esto existe porque la presión del fluido es más grande a mayor profundidad. Esto fue descubierto por un gran matemático griego llamado Arquímedes en el siglo III a. C. en ese tiempo el rey Hierón mandó confeccionar una corona de oro, y le pidió a Arquímedes que comprobará sin destruirla si la corona tenía algún otro metal, lo cual llevó a Arquímedes al siguiente principio: “Todo cuerpo en contacto con un fluido en equilibrio experimenta una fuerza vertical dirigida de abajo hacia arriba e igual al peso del volumen del fluido desplazado”. Por lo anterior todo cuerpo en contacto con un fluido está siempre sometido a la acción de dos fuerzas, en direcciones opuestas su peso hacia abajo y el empuje de fluido hacia arriba. La tensión superficial. La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales dela superficie. La tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficiales situadas en los lados opuestos que la línea ejerce una sobre otra. Capilaridad. Es la elevación de la superficie de un líquido de la zona de contacto con un sólido, la capilaridad depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial, este fenómeno se produce de forma más marcada en tubos pequeños llamados capilares, para que se pueda ejercer la capilaridad depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y lo mojado de las paredes del tubo. Osmosis. Es el paso de una disolución a través de una membrana que impide el paso del resto de los componentes de dicha disolución, un ejemplo de osmosis clásica, se introduce en un recipiente con agua un tubo vertical con el fondo cerrado con una membrana semipermeable y que contiene una disolución de azúcar. A medida que el agua pasa a través de la membrana hacia el tubo, el nivel de la disolución de azúcar sube visiblemente, generalmente se da en animales y plantas.
  3. 3. Barómetro. En 1644 Evangelista Torricelli realizó un experimento para demostrar la existencia de la presión atmosférica, tomó un tubo de vidrio de un metro, cerrado por un extremo, lo lleno de mercurio y lo invirtió en una cubeta donde tenía también mercurio. Observó que en lugar de que saliera todo el mercurio, quedó en el interior del tubo una columna de líquido cuya altura era aproximadamente de 76 cm. Hidrodinámica. La hidrodinámica estudia la dinámica de los líquidos. El gasto másico. El gasto másico o flujo másico, en física, es la magnitud que expresa la variación de la masa en el tiempo. Matemáticamente es el diferencial de la masa con respecto al tiempo. Se trata de algo frecuente en sistemas termodinámicos, pues muchos de ellos —tuberías, toberas, turbinas, compresores, difusores...— actúan sobre un fluido que lo atraviesa. Su unidad es el kg/s Principio de continuidad. Establece que la cantidad de líquido que entra por un conducto es la misma cantidad que sale, la densidad de un fluido incompresible no varía durante el flujo. Teorema de Bernoulli. El movimiento estacionario de un fluido incompresible está regulado por el principio de conservación de la energía, la energía total por unidad de volumen de un fluido incompresible con movimiento estacionario es constante. Si el fluido se somete a un aumento en su elevación entonces la presión en la parte inferior de un tubo es mayor que la presión en la parte superior. Las aplicaciones del teorema de Bernoulli son: Teorema de Toricelli (velocidad de salida del líquido por un orificio). Teorema de Pitot (velocidad de corriente de cuerpos de agua). Teorema de Venturi (velocidad de un líquido encerrado).
  4. 4. Teorema de Torricelli. Para determinar la velocidad con la que sale un líquido por un orificio pequeño que se encuentre en la parte inferior de un tanque se aplica la ecuación de Bernoulli para dos secciones: la superficie libre del líquido y la otra en el orificio de salida del líquido; en estas condiciones, la presión de los dos puntos es la misma. El área de la superficie libre es más grande que la del orificio de salida, la velocidad del líquido en la superficie libre es despreciable comparándola con la velocidad en el orificio de salida. Tubo de Venturi: Se utiliza en la práctica para determinar la velocidad y el gasto con que se mueven los líquidos y los gases en los conductos, colocando en ellos un estrechamiento y midiendo la diferencia de presión entre él y la parte ancha. Tubo de Pitot Se usa para medir de forma sencilla la velocidad de la corriente de un cuerpo de agua, se basa en el teorema de Torricelli y en el de Bernoulli.
  5. 5. CECYTE Plantel El Florido. Yolanda Yazmin Castro Machado. 4AMT. Física I. Profesor Gabino López. Investigación sobre la Hidrostática. Fecha de entrega: 29 de Mayo del 2014.
  6. 6. Bibliografía Libro: Física en la ciencia y en la industria. Escrito por Alan H. Cromer Páginas web: http://html.rincondelvago.com/hidroestatica.html http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrostática http://es.wikipedia.org/wiki/Mecánica_de_fluidos

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