Clase 15 Estatica de FLUIDOS (2) - March DR

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Física 1 Ing. Ricardo Moyano
Definición de Fluido
Presión – Principio de Pascal
Teorema General de la Hidrostática
Vasos comunicantes
Presión Atmosférica- Barómetros y Manómetros
Principio de Arquímedes
Flotación
Densímetros
Fuerzas contra un dique
UNIDAD 12 
HIDROSTÁTICA 
Física 1 Ing. Ricardo Moyano
El término ESTÁTICA se aplica al estudio de los fluidos en reposo en situaciones de equilibrio. También podemos denominarla FLUIDOSTÁTICA.
Los líquidos y los gases se denominan fluidos. La propiedad que los distingue es que un fluido no puede mantener una tensión de corte durante cualquier intervalo de tiempo. Es decir que el fluido se moverá bajo la tensión de corte
Los líquidos si bien adoptan la forma del recipiente que los contiene puede decirse que tienen un volumen definido.
Los gases llenan completamente el volumen de cualquier recipiente que los contengan, por lo tanto no tienen volumen propio
Los líquidos y los gases se diferencian notablemente en sus coeficientes de compresibilidad: un líquido es prácticamente incompresible un gas puede ser fácilmente comprimido
Esquema de LÍQUIDO: Esquema de GAS:
Distancias intermolecu- Distancias intermolecu-lares pequeñas lares grandes
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FLUIDO Ideal o perfecto: es aquel que fluye sin dificultad alguna, no tiene fricción interna su viscosidad vale cero, son incompresibles (densidad constante)
FLUJO Ideal o perfecto: es aquel cuyo flujo es laminar, las capas adyacentes de fluido se deslizan suavemente unas sobre otra, la velocidad de todas las moléculas del fluido del fluido en una sección transversal de tubería es la misma
 
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Flujo laminar 
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PRESIÓN EN UN FLUIDO
CUANDO UN FLUIDO ESTA EN REPOSO EJERCE UNA FUERZA PERPENDICULAR A CUALQUIER SUPERFICIE EN CONTACTO CON EL
Física 1 Ing. Ricardo Moyano
Un fluido encerrado en un recipiente ejerce fuerzas contra las paredes del mismo. 
El valor de la presión en un punto se define como la razón de la fuerza dF ejercida sobre una pequeña superficie dA 
		Presión p = 
Las unidades en sistema internacional son N/ Pascal = Pa
 en sistema técnico kgr/ 
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Principio general de la Hidrostática:
La presión en un punto cualquiera de 
líquido en reposo es directamente 
proporcional a la densidad del líquido 
y a la profundidad a la que se halla 
el punto
 
∑Fy = 0 = F y = F + dF
 F - (F +dF) - dm g = 0 
 dF = - dm g 
 como: dF = dp A y m = ρ v
 d m = ρ dv
 d m = ρ A dy
 reemplazamos: dp A = - ρ A dy g 
 dp = - ρ g dy 
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 Reacomodando tenemos
 
 = -ρ g Esta ecuación indica que si y aumenta la presión p 
 disminuye
Efectuando la integración, siendo p2 y p1 las presiones en las alturas y2 e y1 respectivamente y siendo constantes ρ y g 
 = - ρ g 
 p2 - p1 = - ρ g (y2 – y1) esta ecuación nos da la presión en
 un fluido de densidad uniforme
Se puede expresar la presión en términos de profundidad bajo la superficie de un líquido
Tomamos el punto 1 en cualquier nivel en el fluido y sea “p” la presión en ese punto, tomamos el punto 2 en la superficie del fluido donde la presión indicamos como “” La profundidad del punto “1” es h = y2 – y1 
reemplazamos y se obtiene
 - p = - ρ g (y2 – y1) = - ρ g h
Ordenando p = + ρ g h la ecuación indica que la presión a una 
 profundidad h es mayor que la presión en la superficie 
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Vasos Comunicantes: la presión en la parte superior de cada columna es igual a la presión atmosférica La presión solo depende de la altura, no de la forma del recipiente 
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En los tubos en U, la presión a la misma altura en líquidos homogéneo es igual 
Para líquidos diferentes la presión depende de las densidades de los fluidos 
 = 
Para resolver se iguala las presiones de ambas ramas
 + ρ1 g y1 = + ρ2 g y1
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Principio de Pascal : la presión aplicada a un fluido encerrado se transmite si disminución a todas las partes del fluido y las paredes del recipiente
La aplicación practica del principio de Pascal se observa en la Prensa Hidráulica
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La presión sobre el fluido en el pistón mas pequeño debido a la fuerza externa aplicada es = según el principio de Pascal esta presión de entrada es igual a la presión de salida = 
Por lo tanto =  = 
Despejo la fuerza = 
Reemplazando la fuerza 2 por el peso a levantar 
 = Mg la razón de la áreas suele ser mucho menor que << 1 por ello 
 fuerza aplicada es mucho menor que el peso que se levanta
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Principio de ARQUIMEDES
Un cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido es impulsado hacia arriba por una fuerza de igual magnitud al peso del fluido desplazado por el cuerpo
Empuje E = g h.A donde h.A = Volumen del cuerpo sumergido
 
Por consiguiente g h.A es el peso de un volumen de fluido igual al volumen
 del cuerpo , es decir peso del fluido desplazado
Física 1 Ing. Ricardo Moyano
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Cuerpo sumergido en dos líquidos
El empuje recibido es debido a los dos 
Fluidos
Empuje E = + 
Donde: 
 = g 
 = g A . x
 = g 
 = g A . (h – x)
Aplicando principio de Arquímedes
EMPUJE = PESO DEL CUERPO
 E = W
 + = W
 g A . x + g A . (h – x) = g A . h 
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PRESIÓN MANOMETRICA
 
 
 
 y=0
El tubo en forma de U que contiene un líquido (generalmente mercurio), uno de los extremos esta abierto a la atmósfera y el otro conectado al sistema (tanque) cuya presión se quiere medir
 teniendo en cuenta la ecuación p2 - p1 = - ρ g (y2 – y1) 
 = presión atmosférica = 
P= presión absoluta = 
Por lo tanto como está en equilibrio el sistema P = + g ( - )
Como h= - P = + g h
 Presión manométrica : = P -  = g h
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BAROMETRO - TORRICELLI
Barometro de mercurio inventado por 
E. Torricelli para medir la presión 
Atmosférica
El tubo de mercurio se llena con mercurio 
Se invierte y se introduce en un recipiente
Con mercurio
La presión en el espaciosuperior es = 0 es 
Decir = 0
La ecuación p2 - p1 = - ρ g (y2 – y1) 
Queda 0 - p1 = - ρ g (y2 – y1) 
La presión a medir es la atmosférica
 = g h
Donde h es la altura de la columna de 
Mercurio sobre la superficie del mercurio 
Del recipiente
Unidades : 
1 torr = 1 mmHg = 133322 Pa
 = 760 mmHg 
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FUERZA CONTRA UN DIQUE
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