Post on 26-Jun-2015
ESTÁTICA DE FLUIDOS
1. LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS.
2. LEYES DE LA HIDROSTÁTICA.
3. APLICACIONES DE LAS LEYES DE LA HISDROSTÁTICA.
4. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA.
1. LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS
CONCEPTO DE PRESIÓN
La PRESIÓN es la magnitud
que relaciona la fuerza con la
superficie sobre la que actúa;
es decir, equivale a la fuerza
que actúa sobre la unidad de
superficie.
F
p = -------
S
S=AREA
UNIDADES S.I. = N / m2
PASCAL
(Pa)
F=
constante
F=
aumentando
S =
aumentando
S =
constante
p =
disminuyendo
p =
aumentando
¿ Por qué es más
fácil introducir la
punta de un alfiler
en un corcho y no
es tan fácil
introducir su
cabeza?
¿Por qué, en la orilla de la playa, se
hunde el cuervo en la arena y el
pelícano no?
CONCEPTO DE FLUIDO
TEORÍA CINÉTICO - MOLECULAR
La materia está formada por
partículas.
Entre las partículas se ejercen
fuerzas de corto alcance, que son
atractivas cuando están separadas
y repulsivas cuando están
próximas.
Las partículas se encuentran en
un estado de agitación constante.
Entre estas partículas está el vacío.
MATERIA
GASEOSO LÍQUIDO
FLUIR
Se denomina así al sistema de partículas que, a
diferencia de los sólidos, no están unidas
rígidamente y pueden moverse con una cierta
libertad unas respecto de las otras.
Esto le permite ceder a cualquier fuerza tendiente a
alterar su forma, con lo que fluye adaptándose a la
del recipiente.
La diferencia entre el fluido líquido y el gaseoso radica en que
las partículas que componen un líquido se encuentran más
unidas que las de un gas; por esta razón, el volumen del líquido
dentro de un recipiente, permanece constante con una
superficie límite bien definida, mientras que el del gas no posee
límite y se difunde en el aire disminuyendo su densidad.
FUERZAS QUE EJERCEN LOS
FLUIDOS EN EQULIBRIO
Un líquido ejerce
fuerzas
perpendiculares
sobre las
superficies que
están en
contacto con él.
PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN LÍQUIDO
La botella que contiene el líquido soporta una
fuerza debido al peso del líquido, y por tanto, sobre
la botella actúa una presión.
La presión también actúa sobre el propio líquido, ya
que las capas superiores del mismo ejercen una
fuerza sobre las inferiores.
En el interior del líquido existe una presión,
originada por su propia fuerza peso que se llama
PRESIÓN HIDROSTÁTICA
PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN
LÍQUIDO
LA FUERZA EJERCIDA POR EL AGUA AUMENTA CON LA PROFUNDIDAD.
LOS DIQUES Y PRESAS SON MÁS GRUESOS EN LA BASE, YA QUE
SOPORTAN FUERZAS MAYORES.
2. LEYES DE LA HIDROSTÁTICA
LEY FUNDAMENTAL DE LA
HIDROSTÁTICA
Presión hidrostática = densidad · gravedad · profundidad
Ph = d · g · h
PRINCIPIO FUNDAMENTAL
DE LA HIDROSTÁTICA
0 m
-5 m
-10 m
-15 m
-20 m
-25 m
-30 m
-40 m
-45 m
-50 m
-55 m
pB – pA = d ·g (hB – hA )
EL PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES
UN CUERPO SUMERGIDO EN UN FLUIDO (LÍQUIDO O
GAS) PARECE DISMINUIR DE PESO
(PESO APARENTE)
PESO (M.G)
El peso, en física, es la
medida de la fuerza que
ejerce la gravedad sobre
la masa de un cuerpo.
Normalmente, se
considera respecto de la
fuerza de gravedad
terrestre.
1. TODO CUERPO SUMERGIDO EN UN FLUIDO
EXPERIMENTA UN EMPUJE HACIA ARRIBA.
2. EL EMPUJE QUE RECIBE EL CUERPO ES
IGUAL AL PESO DEL VOLUMEN DEL LÍQUIDO
QUE DESALOJA.
3. EL EMPUJE NO DEPENDE DEL MATERIAL DEL
QUE ESTÉ FABRICADO EL CUERPO, SINO DEL
VOLUMEN DEL MISMO QUE SE INTRODUCE
EN EL FLUIDO.
Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical
hacia arriba igual al peso del fluido desalojado
Peso aparente = Peso - Empuje
Peso (P)
Empuje (E)
Pa = Vsólido · g · (dsólido - dlíquido)
Empuje = Vlíquido · g · dlíquido
Peso = Vsólido · g · dsólido
INCOMPRENSIBILIDAD
DE LOS LÍQUIDOSLOS LÍQUIDOS NO
MODIFICAN SU VOLUMEN AL
ACTUAR SOBRE ELLOS
PRESIÓN.
BLAISE PASCAL
1623-1662
PRINCIPIO DE PASCAL
El incremento de presión
aplicado a una superficie
de un fluido incompresible
(líquido), contenido en un
recipiente indeformable,
se transmite con el mismo
valor a cada una de las
partes del mismo.
3. APLICACIONES A LAS LEYES
DE LA HIDROSTÁTICA
APLICACIONES DE LA LEY
FUNDAMENTAL DE LA
HIDROSTÁTICA
El sistema relacionado con la
denominación de vasos comunicantes se
constituye por dos o más recipientes
unidos entre sí y que contienen líquidos.
Dentro de ellos, el nivel del fluido se
encuentra por encima de la zona de
comunicación entre los vasos y, debido a
la presión atmosférica que soportan,
alcanza la misma altura en cualquiera de
ellos. La teoría que explica este principio
busca establecer las condiciones de
equilibrio que lo regulan y a partir de ella
se consiguen llevar a la práctica diversas
aplicaciones de los vasos comunicantes.
Así, encontramos diferentes ejemplos en
el funcionamiento del Canal de Panamá o
de las canalizaciones del agua.
LOS VASOS COMUNICANTES
TEORÍA DE LOS VASOS COMUNICANTES
Galileo estableció los dos principios que la definen. Cuando echamos
un mismo líquido dentro de diversos recipientes conectados entre sí,
incluso si tienen distinta forma y tamaño, la altura que alcanza es la
misma en todos ellos. En cambio, cuando los vasos comunicantes
contienen fluidos diferentes que no se mezclan homogéneamente, el
más denso llena el tubo de comunicación y las alturas del resto de los
recipientes resultan inversamente proporcionales a las densidades de
los líquidos.
LOS CANALES
Son los cursos artificiales de agua
que unen dos mares, océanos o
ríos evitando largos rodeos o
viajes peligrosos en determinadas
épocas del año. Los canales se
compartimentan en diferentes
tramos provistos de puertas
herméticas que posibilitan el
llenado o vaciado de agua.
LAS
ESCLUSAS
Estos
mecanismos,
que se
inventaron a
finales del siglo
XV en Europa,
permiten salvar
las diferencias
de nivel de una
forma
escalonada. La
embarcación
entra en la
esclusa, donde
se iguala el nivel
con el del tramo
por donde va a
continuar, que
luego se abre.
El principio de los vasos
comunicantes se aplica de forma
práctica en diferentes
mecanismos de accionamiento
hidráulico. Las instalaciones
municipales también aprovechan
este principio para suministrar
agua a las casas, ya que el
depósito de abastecimiento se
sitúa a la misma altura que las
viviendas. Para conseguir una
fuente, la ubicación del surtidor
debe mantenerse bajo el nivel de
agua subterránea de los
terrenos. Además, los sifones
tienen forma de U, sirven para
trasvasar líquidos y también se
comportan en función de la teoría
de los vasos comunicantes.
LIQUIDOS NO MISCIBLES
SUPERPUSTOS
Cuando los recipientes de
los vasos comunicantes
contienen líquidos
diferentes no miscibles
entre sí y de distinta
densidad, la altura que
alcanzan en cada
recipiente no es la misma. MANOMETRO
APLICACIONES DEL PRINCIPIO
DE ARQUÍMEDES
CUERPO SUMERGIDOS
E
P
E
P
E
P
P > E d sólido > d líquido El cuerpo se sumerge completamente y cae al fondo
P = E d sólido = d líquido El cuerpo se sumerge en el fluido sin llegar al fondo
P < E d sólido < d líquido El cuerpo se sumerge parcialmente (flota)
FLOTABILIDAD DE LOS BARCOS
DENSÍMETRO
APLICACIONES DEL PRINCIPIO
DE PASCAL
PRENSA HIDRAULICA
pA = pB
FA FB
------- = ------
SA S B
FRENOS HIDRAULICOS
GATO HIDRAULICO
4. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA
• Es la capa gaseosa que envuelve la
Tierra.
• Es un fluido.
• Es una mezcla de gases.
• Es una mezcla no homogénea.
• Es más densa en la superficie.
• Es menos densa en las capas
superiores.
• Ejerce una presión análoga a la
presión hidrostática de los líquidos.
F
p = -------
S
S=AREA
C
O
L
U
M
N
A
A
I
R
EPh = d · g · h
FPESO = m g
La densidad no es uniformeEs imposible
determinar el límite
superior de la
atmosfera (h)
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
EVANGELISTA TORRICELLI
1608-1647
La presión atmosférica es la fuerza del aire
sobre la superficie terrestre.
1m
OTTO VAN GUERICKE
1602-1686
Las ventosas se adhieren a la superficies gracias a la presión
atmosférica , que hace que se adhieran fuertemente. Al levantar el borde,
entra aire, las fuerzas se equilibran y la ventosa se despega.
RELACIÓN DE LA
PRESIÓN
ATMOSFÉRICA Y
LA ALTITUD
INSTRUMENTO PARA MEDIR LA
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
BAROMETRO
(presión atmosférica)
1atm = 760mm Hg =101300Pa
760mm Hg =1013mb = 1,013 bar
ATMOSFERA
MILIBAR