SB-T11-ESTÁTICA DE FLUIDOS

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FÍSICA
FÍSICA
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Profesor
Carlos Jimenez
FÍSICA
FÍSICA
PRESIÓN 
HIDROSTÁTICA
HIDROSTÁTICA
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
¿QUÉ ES LA PRESIÓN?
Depende del área
Depende de la fuerza
La presión:
Es una cantidad física, que expresa la distribución de una fuerza en una superficie.
ESTÁTICA DE FLUIDOS
La presión:
Es inversamente proporcional al área
Es directamente proporcional a la fuerza
Presión (p) =
Fuerza (F)
Área (A)
pascal (Pa)
newton (N)
m2
Ejemplo: F = 120 N
A = 3 m2
p = 
F
A
= 
120 N
3 m2
= 40 Pa
F = 120 N
A = 6 m2
p = 
F
A
= 
120 N
6 m2
= 20 Pa
SE DUPLICA
SE REDUCE 
A LA MITAD
La fuerza debe actuar perpendicularmente a la superficie.
Superficie
Fuerza
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
Ejemplo: Un martillo golpea un piso con una fuerza de
200 N. Si el área de contacto mide 20 cm2;
determine la presión que ejerce al martillo
al piso.
DATOS: Fuerza = 200 N 
Área = 20 cm2
Área = 20 x 10-4 m2
p =
Fuerza
Área
p =
200 N
20x10−4 m2
p = 10 x 104 Pa
p = 105 Pa
Un hombre de 80 kg de masa está parado y
apoyado en sus dos pies. La superficie de
apoyo de cada zapato es de 200 cm2 . ¿Cuál
será la presión, expresada en Pascales,
ejercida sobre el suelo?
Ejemplo:
DATOS: Fuerza = Peso = 800 N 
Área = 2(200 cm2 )
Área = 400 x 10-4 m2
p =
Fuerza
Área
p =
800 N
400x10−4 m2
p = 2 x 104 Pa
p = 20 kPa
= 20 x 103 Pa
kPa
m2
10
1
2
1
= 400 cm2
m2
ESTÁTICA DE FLUIDOS
¿QUÉ ES LA DENSIDAD?
La densidad es una propiedad característica de cada sustancia
Para un misma sustancia, su valor NO depende de la cantidad
Densidad del oro = 19,3 g/cm3 Densidad del aceite = 0,8 g/cm3 Densidad del agua = 1 g/cm3
Densidad (ρ) =
masa (m)
volumen (V)
kg/m3
kilogramo (kg)
m3
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
Ejemplo: Se tiene dos bloques de sustancias A y B. Si son soltados en un recipiente con aceite, averiguar si los bloque se
hunden o flotan. La densidad del aceite es 0,8 g/cm3
DATOS DEL BLOQUE A : 
ρ𝐴 =
masa
volumen
MASA = 600 g VOLUMEN = 800 cm3
DATOS DEL BLOQUE B : MASA = 900 g VOLUMEN = 750 cm3
=
600 g
800 cm3
= 0,75 g/cm3 ρ𝐵 =
masa
volumen
=
900 g
750 cm3
= 1,2 g/cm3
BLOQUE A : BLOQUE B : 
Aceite
Aceite
ESTÁTICA DE FLUIDOS
¿QUÉ ES LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA?
Es la presión que ejerce un líquido en reposo a los cuerpos sumergidos en él.
Todos los puntos situados a la misma profundidad y en el mismo líquido tienen igual presión hidrostática
A B C
pA = pB = pC
A B C D E
A mayor profundidad, la presión hidrostática será mayor
pA = pB = pC = pD = pE
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
P
h
La presión hidrostática en el punto P es:
p = ρlíquido g h
ρlíquido : densidad del líquido (kg/m
3)
g = aceleración de la gravedad
h = profundidad (m)
p = presión hidrostática (Pa)
Ejemplo: Si la densidad el líquido es 900 kg/m3 y el punto P se encuentra a 2m de profundidad
p = (900)(10)(2)
p = 18 000 Pa
kPa
p = 18 kPa
ESTÁTICA DE FLUIDOS
Presión atmosférica
La ejerce el aire, que nos rodea
A nivel del mar: Patm = 1 atm
Patm = 76 cm de Hg
Patm = 760 mm de Hg
Patm = 10
5 Pa
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
Unidades de superficie:
Como convertir cm2 a m2: Se multiplica por 10-4
250 cm2 = 250 x 10-4 m2 720 cm2 = 720 x 10-4 m2 1 500 cm2 = 1 500 x 10-4 m2
Unidades de volumen:
Como convertir cm3 a m3: Se multiplica por 10-6
80 cm3 = 80 x 10-6 m3 500 cm3 = 500 x 10-6 m3
Unidades de densidad:
Como convertir g/cm3 a kg/m3: Se multiplica por 103
1,5 g/cm3 = 1,5 x 103 kg/m3 = 1 500 kg/m3 0,7 g/cm3 = 0,7 x 10
3 kg/m3 = 700 kg/m3
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
ESTÁTICA DE FLUIDOS
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
EJERCICIO 1: Un cubo cuyas aristas miden 50 cm cada una, tiene una masa de 80 kg; descansa sobre
un piso horizontal. Determine la presión que ejerce el peso del cubo sobre el piso.
(g = 10 m/s2)
p =
Fuerza
Área
Fuerza = Peso del cubo = m g = (80)10) = 800 N
Área = Área de la base de apoyo 
A = 50 cm x 50 cm
50 cm
= 2 500 cm2
= 0,25 m2
p =
800 N
0,25 m2
p = 3 200 N/ m2
pascal = Pa
p = 3 200 Pa
A = 2 500 x 10-4 m2
A = 0,25 m2
ESTÁTICA DE FLUIDOS
EJERCICIO 2: La persona de la figura tiene una masa de 60 kg y se encuentra apoyada sobre un pie. Si
el área de apoyo es aproximadamente de 200 cm2; determine la presión que ejerce el
peso de la persona sobre el piso. (g = 10 m/s2)
p =
Fuerza
Área
Fuerza = Peso de la persona = m g = (60)10) = 600 N
Área = Área de la base de apoyo = 200 x 10-4 m2
p =
600 N
200 x 10−4 m2
p = 30x103 Pa
p = 30 kPaA
A = 200 cm2
A = 200 x 10-4 m2
3
1
=
3
10−4
= 3x104 Pa
kPa
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
EJERCICIO 3: Se tiene un recipiente de capacidad 400 cm3 que contiene 800 g de un cierto líquido.
Determine la densidad del líquido si el recipiente está completamente lleno de él.
V = 400 cm3
m = 800 g
densidad ρ =
masa
volumen
densidad ρ =
800 g
400 cm3
ρ = 2
g
cm3
ρ = 2 x103
kg
m3
ρ = 2000
kg
m3
ESTÁTICA DE FLUIDOS
Una jarra contiene un líquido de densidad 0,75 g/cm3, tal como se muestra en la figura. 
Determine la presión hidrostática en el fondo de la jarra. (g = 10 m/s2)
EJERCICIO 4:
p = ρLÍQUIDO g h
p = (750)(10)(0,3)
ρ = 0,75
g
cm3
ρ = 0,75x1000
kg
m3
ρ = 750
kg
m3
h = 30 cm =
30
100
m
h = 0,3m
p = 2 250 Pa
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
Una piscina de 5 m de profundidad contiene agua hasta el borde. Determine la presión
hidrostática en el fondo de la piscina. La densidad del agua es igual a 1000 kg/m3.
(g = 10 m/s2)
EJERCICIO 5:
5 m
p = ρAGUA g h
p = (1 000)(10)(5)
p = 50 000 Pa
1 kPa
p = 50 kPa
ESTÁTICA DE FLUIDOS
EJERCICIO 6: Se tiene una caja de 1600 kg de masa cuyas dimensiones son 120x80x50 cm3. Se desea
colocarla sobre el piso, ¿Cuál sería la máxima presión que podría ejercer la caja al piso?
(g=10m/s2)
120 cm
80 cm
50 cm
p =
Fuerza
Área
máxima
mínima
AMÍNIMA = (80 cm)(50 cm) = 4 000 cm
2
AMÍNIMA = 4 000 x 10
-4 m2
AMÍNIMA = 4 x 10
3 x 10-4 m2 AMÍNIMA = 4 x 10
-1 m2
pmáxima =
16000 N
4 x10−1m2
Peso=16000 N
=
16x103 N
4 x10−1m2
4
1
= 4x104 Pa
pmáxima = 40x10
3 Pa
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
Sabiendo que la densidad del líquido que se encuentra en el recipiente es igual a 
1000 kg/m3; determine la presión hidrostática en los puntos A y B. (g=10m/s2)
EJERCICIO 7:
pA = ρAGUA g hA
pA = (1000)(10)
hA = 20 cm =
20
100
m = 0,2m
(0,2)
pA = 2 000 Pa pA = 2 kPa
pB = ρAGUA g hB
hB = 80 cm =
80
100
m = 0,8m
pA = (1000)(10)(0,8)
pA = 8 000 Pa pA = 8 kPa
ESTÁTICA DE FLUIDOS
EJERCICIO 8: Si la presión hidrostática en el punto A, es 3400 Pa; ¿que valor tiene la densidad del 
líquido, kg/m3? (g=10m/s2)
pA = ρLÍQUIDO g hA
3 400 = ρLÍQUIDO (10)
hA = 40 cm =
40
100
m = 0,4m
(0,4)
3 400 = ρLÍQUIDO (4)
ρLÍQUIDO = 850 kg/m
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
EJERCICIO 9: Un recipiente contiene dos líquido que no se mezclan A y B, tal como se observa en
la figura. Determine el valor de la presión hidrostática en el fondo del recipiente. La
densidad del líquido A es de 1,4 g/cm3 y la densidad de B es 0,9 g/cm3 (g=10m/s2)
0,5 m
0,8 m
A
B
pFONDO = pA + pB
pFONDO = ρA g hA + ρB g hB
ρA = 1,4 g/cm
3
ρA = 1,4 x 10
3 kg/m3
ρA = 1 400 kg/m
3
ρB = 0,9 g/cm
3
ρB = 0,9 x 10
3 kg/m3
ρB = 900 kg/m
3
pFONDO = (1 400)(10)(0,8) + (900)(10)(0,5)
pFONDO = 11 200 + 4 500
pFONDO = 15 700 Pa
ESTÁTICA DE FLUIDOS
EJERCICIO 10: En la figura se tiene un tubo en U, el cual contiene dos líquidos A y B que no se
mezclan. Si el sistema está en reposo; hallar la altura H.
La densidad del líquido A es 0,6 g/cm3 y la de B es 0,4 g/cm3 (g=10m/s2)
p1 = p2
Presión del líquido A
ρA g hA =
H = 12,5 cm
(0,6 g/cm3)(25 cm) =
H
25 cm A B
1
.
2
.
+ P. atmosférica = Presión del líquido B + P. atmosférica
Presión del líquido A = Presión del líquido B
ρB g hB
(0,4 g/cm3)(25 + H)
15 = 10 + 0,4 H
5 = 0,4 H
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FÍSICA
MOMENTO DE PRACTICAR
•PROBLEMAS Y RESOLUCIÓNESTÁTICA DE FLUIDOS
PROBLEMA 01: ¿Cuánto es la masa de un prisma de hierro de 20 cm de altura y 25 cm2 de base?
Densidad del hierro=7,8 g/cm3.
A) 7,8 kg B) 6,8 kg C) 4,8 kg D) 3,9 kg
20 cm
A = 25 cm
2
densidad ρ =
masa
volumen
Masa (m) = densidad x volumen
m = (7,8 g/cm3) (500 cm3)
m = 3 900 g
m = 3,9 kg
volumen = (25 cm2)(20 cm)
volumen = 500 cm3
m =
3 900
1 000
kg
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
Se tiene un cilindro de 1 m de altura completamente lleno de aceite cuya
densidad es de 800 kg/m3. Determine la presión hidrostática que ejerce el aceite
en un punto ubicado a 20 cm del fondo del cilindro. (g = 10 m/s2)
A) 1 600 Pa B) 3 200 N C) 4 800 Pa D) 6 400 Pa
1 m
20 cm
pA = ρACEITE g hA
pA = (800)(10)(0,8)
pA = 6 400 PaA
80 cm = 0,8 m
PROBLEMA 02:
ESTÁTICA DE FLUIDOS
Si se vierte en el vaso grande, el agua contenida en el vaso pequeño; determine
la presión hidrostática en el fondo del vaso grande. El volumen de agua en el
vaso pequeño es 600 cm3 y la densidad del agua es igual a 1 000 kg/m3
( g = 10 m/s2)
A) 1,5 kPa B) 3 kPa C) 4 kPa D) 6 kPa
h V = 600 cm3
Volumen = Área x altura
600 = (40) h h = 15 cm = 0,15 m
pFONDO = ρAGUA g h
pFONDO = (1 000)(10)(0,15)
pA = 1,5 kPa
pFONDO = (1,5)(1 000) Pa = 1 kPa
PROBLEMA 03:
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
En el siguiente tubo en U se tiene agua y aceite, líquidos no miscibles, tal como se
muestra en la figura. La densidad del agua es 1 g/cm3 y del aceite 0,8 g/cm3;determine el
valor de la altura “h”
A) 25 cm B) 22 cm C) 20 cm D) 18 cm
A B
Presión en A = Presión en B
pAGUA + patm = pACEITE + patm
ρAGUA g hA = ρACEITE g hB
(1) h = 
h = 20 cm
PROBLEMA 04:
h
25 cmac
ei
te
ag
u
a
(0,8)(25 cm)
ESTÁTICA DE FLUIDOS
La gráfica muestra un tubo en U que contiene a dos líquidos no miscibles (no se mezclan).
La densidad del líquido en el tubo de la izquierda es de 900 kg/m3 y el líquido verde es
desconocido. Con los datos de la figura determine la densidad del líquido verde.
A) 300 kg/m3 B) 400 kg/m3 C) 450 kg/m3 D) 600 kg/m3
Presión en A = Presión en B
pIZQ + patm = pVERDE + patm
ρIZQ g hA = ρVERDE g hB
(900 kg/m3)(12 cm) = ρVERDE (18 cm)
ρVERDE = 600 kg/m
3
100 2
PROBLEMA 05:
12 cm
18 cm
A B
1 200 kg/m3 = ρVERDE (2)
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
La silla mostrada en la figura pesa 80 N y el área que tiene cada pata de apoyo es 25 cm2.
Determine la presión que ejerce cada pata de la silla sobre el piso. Considere que el peso de
la silla se distribuye de tal manera que la fuerza en cada pata es de igual valor.
A) 32 kPa B) 16 kPa C) 8 kPa D) 4 kPa
A= 25 cm2
p =
Fuerza
Área
Fuerza =
Peso
4
=
80 N
4
Fuerza = 20 N
Área = 25 cm2 = 25x10-4 m2
p =
20 N
25x10−4 m2
4
5
= 0,8 104 Pa = 0,8 (10)(103) Pa
8 1 kPa
p = 8 kPa
PROBLEMA 06:
ESTÁTICA DE FLUIDOS
En el siguiente recipiente se tiene un líquido de densidad 600 kg/m3. Determine la 
diferencia de presiones entre los puntos A y B. (g=10m/s2)
A) 90 Pa B) 900 Pa C) 600 Pa D) 60 Pa
pA = ρLÍQUIDO g hA
x
15 cm =
15
100
m = 0,15 m
pA = ρLÍQUIDO g (0,15 + x) 
pB = ρLÍQUIDO g hB
pB = ρLÍQUIDO g x 
Restando (1) – (2):
pA - pB = 900 + 6 000 x - 6 000 x
pA - pB = 900 Pa
PROBLEMA 07:
pA = (600)(10) (0,15 + x)
pA = 900 + 6 000 x . . . (1)
pB = (600)(10) x 
pB = 6 000 x . . . (2)
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
¿En cuánto variará la presión hidrostática que soporta un submarinista que bucea a 
12 m de profundidad y luego sube una altura de 4 m? La densidad del agua del mar 
es 1,03 g/cm3 y g = 10 m/s2
A) aumenta en 82,4 kPa
B) disminuye en 82,4 kPa
C) aumenta en 41,2 kPa
D) disminuye en 41,2 kPa
12 m
4 m
Δp = ρAGUA DE MAR g h
ρAGUA DE MAR = 1,03 g/cm
3 = 1,03 X 103 kg/m3
Δp = (1,03 x 103 )(10)(4)
Δp = 41,2 x 103 Pa
Δp = 41,2 kPa
Disminuye en 41,2 kPa
PROBLEMA 08:
ESTÁTICA DE FLUIDOS
En un tubo en U se tiene un líquido de densidad 0,45 g/cm3; determine la diferencia
de presiones entre los puntos A y B. (g = 10 m/s2)
A) 350 Pa B) 325 Pa C) 315 Ps D) 255 Pa
18 cm
25 cm
A
B
pA = ρLÍQUIDO g hA
hA
hB
pA – pB = ρLÍQUIDO g hA - ρLÍQUIDO g hBRestando:
pB = ρLÍQUIDO g hB
pA – pB = ρLÍQUIDO g (hA - hB )
7
ρLÍQUIDO = 0,45 g/cm
3 = 0,45 x 103 kg/m3
hA - hB = 7 cm = 7 x 10
-2 m
pA – pB = (0,45 x 10
3 )(10)(7 x 10-2 )
pA – pB = 315 Pa
PROBLEMA 09:
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ESTÁTICA DE FLUIDOS
En un tubo como en el que se muestra se tiene dos líquidos no miscibles (no se
mezclan). La densidad del líquido A es de 0,8 g/cm3 y el del líquido B es de 0,6 g/cm3.
Determine la diferencia de alturas h.
A) 5 cm B) 10 cm C) 15 cm D) 20 cm
15 cm
h
Líquido A
Líquido B
Presión en A = Presión en B
pA + patm = pB + patm
ρA g hA = ρB g hB
(0,8 g/cm3)(15 cm) = (0,6 g/cm3)(h + 15)
h = 5 cm
A B
12 = 0,6 h + 9
3 = 0,6 h
PROBLEMA 10:
(0,8)(15 cm) = 0,6(h + 15)
ESTÁTICA DE FLUIDOS
R E S P U E S T A S
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
D B B B C D B B A B
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FÍSICA
PRACTICA Y APRENDERÁS