Hidrostática

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Hidrostática

  1. 1. HidrostáticaLa hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluídos enestado de reposo, la base principal de la hidrostática son el principio de Pascaly el principio de Arquímedes. Esta estudia fluidos en reposo tales como gasesy líquidos.(fluido inmovil) p=f/a sabiendo que p=presión , f=fuerza y a=área.La hidrostática es una rama de la física que se encarga del estudio de losfluidos carentes de movimiento.El Principio Fundamental de la Hidrostática establece que sinos sumergimos en un fluido (líquido o gas), la presiónejercida por éste es proporcional a la profundidad a que nosencontremos:Densidad: Es la masa contenida en una unidad de volumen de unasustancia (masa por unidad de volumen). Cuando se trata de unasustancia homogénea, la expresión para su cálculo es: (1)densidad de la sustancia, Kg/m3m: masa de la sustancia, KgV: volumen de la sustancia, m3En el caso de sustancias no homogéneas se usa las siguientes fórmulas1.11 Teorema de Bernoulli.A medida que un fluido se mueve por un tubo de sección transversal y alturavariable, la presión cambia a lo largo del mismo. En 1738, el físico suizoDaniel Bernoulli dedujo por vez primera una expresión que relaciona lapresión con la velocidad y elevación del fluido.Principio de PascalEl principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático francésBlaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase: «el incremento de lapresión aplicada a una superficie de un fluido incompresible (generalmente setrata de un líquido incompresible), contenido en un recipiente indeformable, se
  2. 2. transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo». Es decir,que si se aplica presión a un líquido no comprimible en un recipiente cerrado,ésta se transmite con igual intensidad en todas direcciones y sentidos. Estetipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo en la prensa hidráulica o enel gato hidráulico; ambos dispositivos se basan en el principio de Pascal. Lacondición de que el recipiente sea indeformable es necesaria para que loscambios en la presión no actúen deformando las paredes del mismo en lugarde transmitirse a todos los puntos del líquidoPrincipio de ArquímedesEl principio de Arquímedes establece que cualquier cuerpo sólido que seencuentre sumergido total o parcialmente (depositado) en un fluido seráempujado en dirección ascendente por una fuerza igual al peso del volumendel líquido desplazado por el cuerpo sólido. El objeto no necesariamente ha deestar completamente sumergido en dicho fluido, ya que si el empuje querecibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y estarásumergido sólo parcialmente.1.2 Propiedades de los fluidos.Densidad: Es la masa contenida en una unidad de volumen de una sustancia(masa por unidad de volumen).1.3 Presión hidrostática.Presión en mecánica, es la fuerza por unidad de superficie que ejerce unlíquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el Sistema Internacional deunidades (SI), la presión se expresa en Newton por metro cuadrado; unNewton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio o 14,70 lbf/pulg2 (denominadapsi).1.4 Principio fundamental de la hidrostática.La diferencia de presión entre dos puntos de un mismo líquido es igual alproducto del peso específico del líquido por la diferencia de niveles
  3. 3. P2 - P1 = . (h2 - h1) (10)Donde:P2, P1: presión hidrostática en los puntos 2 y 1 respectivamente, N/m2h2, h1: profundidad a la que se encuentran los puntos 2 y 1 respectivamente,m : peso específico del fluido, N/m31.5 Principio de Pascal.Toda presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido en reposo setransmite íntegramente y con la misma intensidad a todos los puntos de lamasa líquida y de las paredes del recipiente.1.6 Principio de Arquímedes (Boyantez).Todo cuerpo sumergido en un líquido, recibe un empuje de abajo hacia arribaigual al peso del líquido desalojado.E = . V (11)Donde:E: empuje hidrostático, N : peso específico del fluido, N/m3V: volumen de fluido desalojado por el cuerpo, m3El concepto de "peso aparente" se refiere al "peso supuesto" que posee uncuerpo que se encuentra sumergido en un fluido.Pa = W – E (12)1.7 Momento de Inercia.
  4. 4. El momento de inercia es la resistencia que un cuerpo en rotación opone alcambio de su velocidad de giro. A veces se denomina inercia rotacional. Elmomento de inercia desempeña en la rotación un papel equivalente al de lamasa en el movimiento lineal.1.3 Presión hidrostática.Presión en mecánica, es la fuerza por unidad de superficie que ejerce unlíquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el Sistema Internacional deunidades (SI), la presión se expresa en Newton por metro cuadrado; unNewton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio o 14,70 lbf/pulg2 (denominadapsi). (9)Donde:P: presión ejercida sobre la superficie, N/m2F: fuerza perpendicular a la superficie, NA: área de la superficie donde se aplica la fuerza, m2El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli oTrinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndosea lo largo de una línea de corriente. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en suobra Hidrodinámica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad nirozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía queposee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía deun fluido en cualquier momento consta de tres componentes: 1. Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.
  5. 5. 2. Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea. 3. Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.Propiedades El líquido es un estado de agregación de la materia en forma defluido altamente incompresible (lo que significa que su volumen es, muyaproximadamente, constante en un rango grande de presión).La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensiónsuperficial —la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermoleculardel líquido— y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubocapilar.En física y química, la densidad o masa específica (símbolo ρ) es unamagnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en undeterminado volumen de una sustancia. Ejemplo: un objeto pequeño ypesado, como una piedra de granito o un trozo de plomo, es más denso queun objeto grande y liviano hecho de corcho o de espuma de poliuretano.La cavitación o aspiración en vacío es un efecto hidrodinámico que seproduce cuando el agua o cualquier otro fluido en estado líquido pasa a gran
  6. 6. velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluidodebido a la conservación de la constante de Bernoulli (Principio de Bernoulli).La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales;es decir las deformaciones de las capas del líquido que se deslizan unas sobreotras. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidadtodos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelode viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertasaplicaciones. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento.La presión en un fluido es la presión termodinámica que interviene en laecuación constitutiva y en la ecuación de movimiento del fluido, en algunoscasos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con lapresión hidrostática.En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad deenergía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.1 Estadefinición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar susuperficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero(Gerrislacustris), desplazarse por la superficie del agua sin hundirse.El Principio Fundamental de la Hidrostática establece que sinos sumergimos en un fluido (líquido o gas), la presiónejercida por éste es proporcional a la profundidad a que nosencontremos:P = d .g . hDónde:d = densidad del fluido (en kg/m3)g = aceleración de la gravedad (m/s2)h = distancia del punto a la superficie (m)
  7. 7. TRABAJO DE FISICA TEMA:HIDROSTATICAPRESENTADO POR: LUIS Y ALVARO JIMENEZ MENDOZA,BERMUDEZ PUELLO CRISTIAN, PERTUZ JIMENEZ YUBER DOCENTE: GRADO: 11-3 INSTITUCION EDUCATIVA DISTRITAL TECNICO INDUSTRIAL

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