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Fluidos e Hidrostática

La hidrostática es el estudio de los fluidos en estado de reposo que pertenece al campo de la mecánica de fluidos, llamada también hidráulica.

El principio de la hidrostática indica que la diferencia de presión entre dos puntos de un mismo líquido es igual al producto del peso específico del líquido determinado por la diferencia de los niveles. Este principio se expresa en la siguiente fórmula:

P2 - P1 = γ * (h2 - h1) (10)

P1, P2: Presion hidrostática de los puntos 1 y 2.

γ: Peso específico del fluido.

h2, h1: Presión de los puntos 1 y 2.

En la física termodinámica, la presión hidrostática es aquella que el mismo fluido en reposo ejerce sobre su peso. En la hidrostática o estudio de los fluidos en reposo, existe la presión hidrostática y la presión atmosférica, siendo esta última, aquella presión que ejerce la atmósfera sobre el fluido.

Los estados sólido, líquido y gaseoso se comportan bajo las mismas leyes, pero los fluidos tienen una capacidad especial de cambiar de forma, aumentando su volumen y no su masa.

De esta forma, la hidrostática se mide a través de la densidad (p), gravedad (g) y profundidad (h) del fluido, y no por su masa o volumen. La presión hidrostática se define por la siguiente fórmula:

P = pgh

P: Presión

p: Densidad del fluido

g: Aceleración de la gravedad (9.81)

h: Profundidad de la columna del fluido

Para calcular la hidrostática y su presión, se debe tomar además dos principios que definen el comportamiento de esta:

El principio de Pascal que indica que un líquido en reposo ejerce presión en todos los sentidos.

El prinicipio de Arquímides describe cómo el aumento de la profundidad provoca una mayor presión, permitiendo la flotabilidad de objetos dentro del líquido.

La presión hidrostática es aquella que ejerce un fluido en reposo sobre sí misma debido a su propio peso. Se define como el producto entre densidad del fluido, aceleración de gravedad y la profundidad en la que se encuentra el fluido.

Actividad. Responde las siguientes preguntas.

Recuerda revisar las respuestas de las preguntas abiertas al final de está página.

1. ¿Qué principio establece que un fluido transmite la presión en todas las direcciones?

a. Pascal

b. Arquímides

c. Newton

d. Bernoulli

2. ¿Qué ocurre con la presión si aumenta la densidad del fluido?

a. Disminuye

b. Se mantiene constante

c. Aumenta

d. Desaparece

3. ¿Cuál de los siguientes factores NO influye en la presión hidrostática?

a. Densidad

b. Gravedad

c. Profundidad

d. Volumen

4. ¿Qué presión ejerce una columna de agua de 10 m de altura (densidad 1000 kg/m3)?

a. 9,810 Pa

b. 981 Pa

c. 98,100 Pa

d. 981,000 Pa

5. ¿Cuál es la diferencia de presión entre dos puntos de un fluido en reposo a diferentes profundidades?

a. ΔP=mg

b. ΔP=ρg

c. ΔP=Vg

d. ΔP=γ(h2​−h1​)

Una vez que des click a este botón, los reactivos se cerraran y no podrás cambiar tu respuesta.

6. ¿Qué diferencia existe entre la presión hidrostática y la presión atmosférica?

7. Si la densidad del agua es 1000kg/m3, ¿cuál es la presión hidrostática a 5 metros de profundidad?

8. ¿Cómo influye el aumento de la profundidad en la presión hidrostática?

9. ¿Qué ocurre con la forma de los fluidos en reposo en relación con la hidrostática?

10. ¿Cuál es la fórmula general de la presión hidrostática y qué representa cada símbolo?

¿Sigues teniendo dudas?

Te recomendamos visitar el siguiente material para mayor conocimiento o entendimiento sobre el tema:

1. Capitulo III. Hidrostática

2. FLUÍDOS

3. Mecánica de fluidos

Respuestas de las preguntas abiertas:

6. La presión hidrostática es la ejercida por un fluido en reposo debido a su peso, mientras que la atmosférica es la ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos o fluidos.

7. P=1000×9.81×5= 49,050Pa

8. A mayor profundidad, mayor presión, ya que la columna de fluido sobre el punto considerado es mayor.

9. Los fluidos adoptan la forma del recipiente, pero mantienen la presión interna según su densidad, gravedad y profundidad.

10. P=ρgh. P es la presión, ρ la densidad del fluido, g la aceleración de la gravedad y h la profundidad.




Referencias:

1. De Enciclopedia Significados, E. (2024, 12 julio). Hidrostática (Física): Qué es, Concepto y Qué estudia. Enciclopedia Significados. https://www.significados.com/hidrostatica/ https://www.significados.com/hidrostatica/

2. Universidad Nacional de Cuyo. (s. f.). FLUÍDOS. https://www.fodonto.uncuyo.edu.ar/upload/hidrostatica.pdf https://www.fodonto.uncuyo.edu.ar/upload/hidrostatica.pdf

3. Universidad Nacional Autónoma de México [amad.química.unam]. (s. f.). Capitulo III Hidrostática. https://amyd.quimica.unam.mx/pluginfile.php/2626/mod_resource/content/3/Hidroestática.%20Lectura.%20%284%29.pdf https://amyd.quimica.unam.mx/pluginfile.php/2626/mod_resource/content/3/Hidroestática.%20Lectura.%20%284%29.pdf

4. Tecnologíco de Costa Rica [TEC]. (s. f.). Mecanica de fluidos. https://repositoriotec.tec.ac.cr/bitstream/handle/2238/10192/Hidrostatica%201.pdf?sequence=1&isAllowed=y https://repositoriotec.tec.ac.cr/bitstream/handle/2238/10192/Hidrostatica%201.pdf?sequence=1&isAllowed=y

5. Profesor Sergio Llanos. (2014, 12 septiembre). Presión hidrostática - Hydrostatic Pressure [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=gFkw5Zf7vz4 https://www.youtube.com/watch?v=gFkw5Zf7vz4

6. Clases Particulares en Ávila. (2023, 21 junio). 🔴 La PRESIÓN HIDROSTÁTICA | Explicación, fórmula y ejercicios [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=JdeX-_Vlkeo https://www.youtube.com/watch?v=JdeX-_Vlkeo

7. CuriosaMente. (2023, 28 mayo). El principio de Pascal o ¿Cómo multiplicar tu fuerza? [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=MyybIRPX010 https://www.youtube.com/watch?v=MyybIRPX010