Estática de fluidos

Física. Presión. Volumen. Elasticidad. Fuerza. Pascal. Arquímides

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ESTÁTICA DE FLUIDOS

La Estática de fluidos estudia los fluidos en equilibrio, aunque el reposo o el equilibrio es una propiedad microscópica. En realidad, las partículas individuales de un fluido se mueven de una manera continua y desordenada en virtud de lo que en Física se denomina Agitación térmica, de acuerdo con la teoría cinética de la materia, pero a efectos mecánicos microscópicos, lo que haremos será ignorar esa agitación térmica.

CONCEPTO DE FLUIDO

Se entiende por fluido como todo sistema material que en reposo solo admite tensiones normales. Los fluidos también son sistemas materiales continuos que se caracterizan porque carecen de elasticidad, de forma, y se adaptan a la forma del recipiente que los contiene.

Fluido perfecto: Sistemas materiales continuos en los que no existe resistencia a la deformación, pudiéndose producir deformaciones sin realizar trabajo.

Fluido real: Aquellos que presentan fuerzas resistentes a las deformaciones, como rozamientos externos o viscosidad.

Fluidos líquidos: Los fluidos líquidos son incompresibles y poseen un volumen determinado. Las distancias intermoleculares entre fluidos líquidos permanece constante.

Fluidos gaseosos: Son fácilmente compresibles, por lo que su densidad es función de la presión y de la temperatura. Tienden a ocupar todo el volumen del que disponen y son muy variables.

CONCEPTO DE PRESIÓN

Experimentalmente se observa que un fluido ejerce siempre sobre cualquier superficie con la que está en contacto, una fuerza normal a la misma. Esta fuerza será mayor cuanto mayor sea la superficie considerada, de manera que ante una elevada superficie (s), el fluido ejerce una fuerza (F), que cumple la expresión:

dF = p.dS

siendo la presión:

COMPRESIBILIDAD Y ELASTICIDAD DE VOLUMEN

F

F+F

P

P+P

; Q " coeficiente de compresibilidad

Para que un fluido se mueva hace falta una variación de presión.

VARIACIÓN DE LA PRESIÓN CON LA ALTURA

F'

z P

z2 P F

z1


F - F ' - P = 0

F = p.dS

F'= ( p + dp ).dS

p.dS - ( p + p ).dS - .dS.dz.g = 0

dp = - .z.g


UNIDADES DE PRESIÓN


S.I. = Pa

C.G.S.

S.T.

1 atm = 760 mmHg = 101.300 Pa = 1.013 mb

1 Pa = 10 barias

1 b = 106 barias

1 mb = 103 barias

1 m.c.a. = 9,8.104 barias = 9.800 Pa

105 Pa " 1 atm " 1 bar " 1 kg/cm2 " 10 m.c.a.


FUERZAS SOBRE LAS PAREDES

z dF = p. ds

ds = B. dh

B dF = p.B.dh

La fuerza será mayor con la profundidad de la superficie.

Centro de presiones


hc

F

B


como:

PRINCIPIO DE PASCAL

“Si la presión aumenta en un punto del líquido, este aumento se transmite a todos los puntos”

F f

S s


>> 1

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

“Si se introduce un cuerpo en un fluido, éste experimenta un empuje vertical y hacia arriba equivalente al peso del fluido desalojado”

FE = P

FE

s

P

ds