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Tema 3 EstáTica De Fluidos
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Tema 3 EstáTica De Fluidos

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  • 1. ESTÁTICA DE FLUIDOS TEMA 3
  • 2. 1. LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS  Concepto de presión: los efectos que produce una fuerza no solo depende de su F módulo, sino también de la superficie sobre la que actúa. P= La magnitud física que nos mide ese efecto es la presión, que se define como la fuerza ejercida por unidad de superficie.  En el SI se expresa en N/m2 S unidad que recibe el nombre de pascal (Pa)
  • 3. • Concepto de fluido: la materia en estado líquido o gaseoso tiene la capacidad de fluir, es decir, de atravesar tuberías. Cualquier material en estos estados decimos que es un fluido. La teoría cinético molecular explica fácilmente este comportamiento.  La presión hidrostática y sus causas: en el interior de los líquidos hay fuerzas y, por tanto, presiones. Un líquido en reposo ejerce presión sobre las paredes del recipiente, así como sobre cualquier punto de un cuerpo sumergido en él. Esta presión, que actúa en todas direcciones se denomina presión hidrostática.  Solamente cuando los fluidos están sometidos a la acción de su peso presentan este fenómeno. La causa de la presión hidrostática es el peso del propio fluido y su agitación molecular.
  • 4. Las fuerzas en el interior de los fluidos
  • 5. Si fuéramos descendiendo en el interior del líquido, encontraríamos que cada capa de partículas es encuentra a mayor presión, porque soporta mayor peso, y los choque entre partículas y con las paredes son más energéticos.
  • 6. 2. LEYES DE LA HIDROSTÁTICA  Ley fundamental de la hidrostática: la fuerza que tiene que soportar la base del recipiente será el peso del líquido. V = S⋅h m d= → m = d ⋅V → m = d ⋅ S ⋅ h V Peso = m ⋅ g = (d ⋅ S ⋅ h) ⋅ g Peso d ⋅ S ⋅ h⋅ g Pr esión = = = d⋅ g⋅h Superficie S
  • 7. La expresión desarrollada es válida para cualquier punto del interior del líquido y se conoce como ley fundamental de la hidrostática P=d·g·h  La presión hidrostática depende de la naturaleza del líquido (densidad), de la gravedad (9,8 m/s2) y de la profundidad (h).
  • 8. • EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES:  Imaginemos un cuerpo prismático sumergido en agua. Sobre cada una de sus caras actúan fuerzas perpendiculares a ellas, debidas a la presión hidrostática. Las fuerzas sobre las caras laterales se anulan, pero las que actúan sobre las caras inferior y superior no se anulan. Finferior>Fsuperior  La diferencia entre ambas produce una resultante en sentido ascendente que se opone al peso: empuje o fuerza ascensional.  Este fenómeno se conoce como principio de Arquímedes (s III a.C.)
  • 9. Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y ascendente igual al peso del fluido que desaloja.  El empuje (E) se puede calcular como la diferencia entre el peso real (en el aire) y el peso aparente (en el fluido), y ha de ser igual al peso del fluido desalojado: E = P – Pa = mf · g =V · df · g
  • 10. • EL PRINCIPÌO DE PASCAL  Lo enunció en el siglo XVI el fílósofo y científico francés Blaise Pascal: “La presión aplicada a un fluido se transmite, sin variación, a todos sus puntos y se ejerce en todas direcciones”
  • 11. 3. APLICACIONES DE LAS LEYES DE LA HIDROSTÁTICA  Los vasos comunicantes son recipientes de distinta forma y tamaño. Si lo llenamos con un líquido alcanza la misma altura en todos ellos. En A, B, C y D la presión es la misma ya que están a igual profundidad.  En el manómetro de mercurio vemos como los dos líquidos alcanzan distinta altura PA = PB → d A ⋅ g ⋅ hA = d Hg ⋅ g ⋅ hHg hHg d A = dB ⋅ hA
  • 12. La superficie de los líquidos se comportan como una membrana elástica invisible debido a que las moléculas de la superficie solo se encuentran atraídas por las que están debajo.  APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: 1. Cuerpos sumergidos: si sumergimos un cuerpo en un fluido, dependiendo de los valores del peso y del empuje se pueden dar tres casos
  • 13. 2. Flotación: la condición general para que un cuerpo flote es que su peso sea igual al empuje. En el caso de los barcos hay que tener en cuenta la posición del centro de gravedad (c.g.) respecto al centro de empuje (c.e.)
  • 14. • Aplicaciones del principio de Pascal 1. La prensa hidráulica: es una de las aplicaciones más conocidas del principio de Pascal. Es un ingenio que nos permite multiplicar el efecto de una fuerza, aunque sin ganancia de trabajo o de energía F1 F2 F1 S1 P = 1 = = P2 → = S1 S2 F2 S2
  • 15. 2. Los frenos hidráulicos: la presión ejercida por el pedal del freno sobre el émbolo pequeño se transmite a través de unas tuberías llenas de líquido de frenos (aceite), hasta un émbolo mayor que empuja las zapatas sobre el tambor o disco de las ruedas, inmovilizándolas por el rozamiento. Al igual que en la prensa, se produce un efecto multiplicador de la fuerza aplicada.
  • 16. 4. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA.  La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve a la Tierra. La densidad del aire disminuye con la altura, lo que no ocurre con los líquidos.  La presión que ejerce la atmósfera es función de la altura a la que se mide. La denominamos presión atmosférica. Peso _ columna _ de _ aire P= Sección _ columna _ de _ aire  No podemos utilizar la ecuación P=d·g·h ya que la densidad del aire no es uniforme. También resulta imposible determinar el límite superior de la atmósfera h.
  • 17. En el año 1643 el físico italiano Torricelli consiguió medir la presión atmosférica mediante un método que, por su fiabilidad, todavía sigue utilizándose.  Tomó un tubo cerrado por uno de sus extremos, de 1 m de longitud, lo llenó de mercurio y lo introdujo en una cubeta también llena de mercurio. Al destaparlo la columna de mercurio descendió hasta una altura de 760 mm sobre la superficie del líquido de la cubeta. La presión ejercida por la columna de mercurio es igual a la atmosférica. Patm = PcolumnaHg = d Hg ⋅ g ⋅ hcolumnaHg
  • 18. La experiencia de Torricelli permite definir una nueva unidad de presión la atmósfera (atm) equivalente a la que ejerce una columna de mercurio de 76 cm de altura. Con frecuencia se utiliza el milímetro de mercurio (mmHg)  La equivalencia entre todas las unidades es: 1 atm = 760 mmHg = 1013 mb = 1,013 bar = 101300 Pa