hidrostática

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
SEMESTRE ACADÉMICO 2012-2
Agosto 2010
FÍSICA I
SESIÓN 12
HIDROSTÁTICA
LIC. FRANCISCO A. CALDERÓN
VÁSQUEZ

Contenidos
1. Conceptos Fundamentales de la Hidrostática.
2. Ley fundamental de la hidrostática.
3. Principio de Arquímedes.

HIDROSTÁTICA.
Es parte de la
mecánica de fluidos
que tiene la
finalidad de analizar
el comportamiento y
efectos físicos que
originan los fluidos
en estado de
reposo.

Conceptos Fundamentales:
 Fluidos:
Son fluidos los líquidos y gases. Éstos se caracterizan
por tener densidad y presión.
 Densidad: (ρ)
Para una sustancia homogénea la densidad define como “la
masa por unidad de volumen”.
La unidad de medida de la densidad en el SI es el kg/m3.
1 g/cm3 = 103 kg/m3
V
m


Sustancia Densidad (kg/m3)
Aire 1,20
Helio 0,18
Hidrógeno 0,09
Agua dulce 1 000
Hielo 917
Agua salada 1 030
Alcohol 806
Madera 373
Aluminio 2 700
Cobre 8 920
Hierro, Acero 7 800
Plomo 11 300
Oro 19 300
Mercurio 13 600
Tabla 1. Densidades de algunas sustancias comunes
DENSIDAD

 Densidad Relativa: (ρr )
Es la comparación que se hace a la densidad de una
sustancia cualesquiera con la densidad del agua; su
resultado es a dimensional.
agua
ciatansus
r




 Peso Especifico: (ɣe)
Se llama así aquella magnitud física que expresa el peso
de un cuerpo por unidad de volumen.
V
W
e 
V
m
mgW

Pero:
g)
V
m
(
V
mg
V
W
e 
ge  Unidades: N/m3.

 Presión: (P)
Es una magnitud física escalar que expresa una
distribución de fuerzas normales a diferentes puntos
superficies de aplicación .
A
F
P 
dA
dF
P 
F
F
A

Presión Hidrostática: (PH)
La presión debido al líquido, se
debe al peso de la columna de
líquido sobre el objeto.
A
mg
A
W
P Líquido
H 
Vm L
A
)Ah(g
A
g)V(
P LL
H




h)g(P LH 
hP eH 

y
dy dy
dw
PA
(P+dP)A
A
0Fy  0Fx 
0dWA)dPP(PA 
g)dm(AdP 
g)V(AdP L
)Ady(gAdP L
g
dy
dP
L
ρL

“En todo punto del interior de un liquido hay presiones en
todas direcciones y en todos los sentidos”
• La unidad en el SI de la presión es el pascal (Pa), donde: 1 Pa =1 N/m2
• Otras unidades de presión:
1 atm = 1,013 x 105 Pa, 1 atm = 760 torr
1 mm de Hg = 1 torr, 1 libra /pulgada2 (psi) = 6,90 x 103 Pa
1 bar = 105 Pa

Ley Fundamental e la Hidrostática: (PH)
“La diferencia de Presiones entre 2 puntos de un
mismo líquido es igual al producto entre el peso
específico del líquido y la diferencia de niveles”
ρL
y2
y1
h=y2-y1
g
dy
dP
L
gdydP L
 
2
1
2
1
y
y
L
P
P
dygdP
)yy(gPP 12L12 

12
1
02
yyh
PP
PP:Si



ρL
y2
y1
h=y2-y1
Líneas isobáricas
)h(gPP L0 
ghPP L0 
Presión atmosférica
Presión hidrostática
Presión absoluta o total

• La presión atmosférica es la presión ejercida por la
masa de aire que se encuentra directamente encima
del área en consideración.
• La presión de una atmósfera es igual al peso que una
columna de mercurio de 76 cm de altura que ejerce
sobre un cm² .
• La presión atmosférica al nivel de mar es:
1,013 x 105 Pa = 1 atmósfera = 17,7 psi
• La presión atmosférica varía con el clima y con la
altura.
Presión atmosférica: (P0)

20
201
21
PP
PPP
PP:Si



)h(gP Hg0 
P1
P2 )m76,0)(s/m8,9)(m/Kg10x6,13(P 233
0 
25
0 m/N10x01,1P 
Pa10x01,1P 5
0 

1 2 3 4
Vasos comunicantes:
• La presión en la parte superior
de cada columna de fluido es
igual a P0 (presión atmosférica).
• La presión sólo depende de la
altura, pero no de la forma del
recipiente.
• Todos los puntos a una
misma profundidad y mismo
liquido se encuentran a la
misma presión, sin importar la
forma del recipiente: 4321 PPPP 

Presión manométrica:
• La presión manométrica, es el
exceso de presión más allá de la
presión atmosférica.
• La presión que se mide con relación
con el vacío perfecto se conoce con
el nombre de presión absoluta.
P absoluta = P atmosférica + P manométrica
P manométrica = P absoluta - P atmosférica

Principio de Arquímedes:
El principio de Arquímedes
establece que:
“Cualquier cuerpo parcial o
totalmente sumergido en un
fluido es empujado hacia arriba
por una fuerza de flotación
igual al peso del fluido
desplazado por el cuerpo”.

Región del espacio ocupada
por agua en equilibrio.
W fluido = Fempuje
donde: E= Fempuje
E= m fluido g
E= ρfluido V sumergido g
Fuerza de Empuje:

 o f oE W V g    
o f   El objeto acelera hacia arriba
W
E
W
E
f d o oρ V g ρ V g
- 0E W 
0
0
d
f
V
V



f dE V g
o oW V g
Para un objeto sumergido totalmente:
• f: fluido;
• o: objeto;
• La fuerza neta sobre el objeto
Para un objeto flotando
• la fuerza neta sobre el objeto es cero
 f oE V g
o oW V g
 o f oE W V g    
o f   El objeto acelera hacia arriba
o f   El objeto se hunde

• Todo cambio de presión en un punto
de un fluido incompresible dentro de
un recipiente se transmite
íntegramente a todos los puntos del
fluido y a las paredes del recipiente
que lo contiene.
• Aplicaciones del principio de Pascal
• Prensa hidráulica
• En el pistón pequeño se aplica una
fuerza F1, la presión producida se
transmite a todos los puntos del
líquido, por lo que en el pistón
grande la fuerza que se ejerce hacia
arriba es: F2.
2
2 1
1
A
F F
A

Se aplica una pequeña
fuerza en este lado
Presión p debida a F1
transmitida por todo el fluido
La presión en este lado actúa sobre
un área mayor y produce mayor
fuerza
Principio de Pascal:

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