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.
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
