La hidrostática es la rama de la física queestudia los fluidos en estado de equilibrio. Losprincipales teoremas que respal...
Concepto de presión• El cuchillo cortará mejor cuanto más afilado esté, porque la fuerza ejercida se concentra en un áre...
Se denomina “presión” ejercida por una fuerza sobre una superficie S: Al producto de la fuerza por el área o superfi...
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La presión hidrostática Se ejerce una presión debida al peso de la columna de líquido que hay sobre el prisma. ...
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La prensa hidráulica F1 F2 p1 = ...
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Principio de Pascal para gasesSi en un gas se duplica la presión, La presión ejercida en un punto de un gas se tran...
BOMBAS DE VACÍOGas Válvula ...
Aplicaciones del principio de Pascal Vasos comunicantes Nivel freático ...
La presión atmosférica • Para comprobar que el aire pesa, se puede ...
Fuerza de empuje en fluidos → E → m. g S...
La fuerza de empuje Peso real Peso aparente (en el aire) 8...
De acuerdo con el principio fundamental de la hidrostática la presión en el interior de un líquido vienedada por la relaci...
El principio de Arquímedes → ...
¿Cómo saber si un cuerpo flotará o se hundirá?Imaginemos que el cuerpo está totalmente sumergido, sobre el actúan dosfuerz...
• Un sólido sumergido en un fluido está sometido a dos fuerzas: el peso hacia abajo y el empuje hacia arriba P<E...
Todos los barcos llevan una línea pintada alrededor del casco, de tal forma que si es visible por todos lados significa q...
Aplicaciones del principio de Arquímedes• La navegación se basa en el principio de Arquímedes• Un barco flota porque hay e...
• Un areómetro es un recipiente cerrado, alargado y lastrado que lleva una escala graduada ...
Presion hodrostatica
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Presion hodrostatica

Published on: Mar 4, 2016
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  • 1. La hidrostática es la rama de la física queestudia los fluidos en estado de equilibrio. Losprincipales teoremas que respaldan el estudiode la hidrostática son el principio de Pascal yel principio de Arquímedes.
  • 2. Concepto de presión• El cuchillo cortará mejor cuanto más afilado esté, porque la fuerza ejercida se concentra en un área menor• El esquiador no se hunde en la nieve porque la fuerza ejercida se reparte sobre un área mayor• La presión ejercida por una fuerza F sobre una superficie S es igual al cociente entre la intensidad de la fuerza y la superficie: F P= S • Su unidad en el S.I. es el pascal (Pa) ⇒ 1 Pa = 1 N/m2 Sus múltiplos son: 1 bar = 100 000 Pa ⇒ 1 mb = 100 Pa
  • 3. Se denomina “presión” ejercida por una fuerza sobre una superficie S: Al producto de la fuerza por el área o superficie en cuestión Al cociente entre la fuerza y la superficie Al cociente entre la superficie y la fuerza- La unidad en el SI de unidades es el pascal (Pa), donde 1 Pa es igual a: 1 N m2 1 N cm2 1 N/m2- Como el pascal es una unidad pequeña se utilizan múltiplos conocidos como el bar (b) ymilibar (mb) que equivalen a: 1 b = 100000 Pa 1mb = 100 Pa 1 b = 1000000 Pa 1mb = 1000 Pa 1 b = 0,001 Pa 1mb = 0,000001 Pa
  • 4. Efecto de las fuerzas sobre los fluidos• Se denominan fluidos los cuerpos que pueden fluir; carecen de forma y necesitan recipientes para contenerlos. Los líquidos y los gases son fluidos• Cuando se aplica una fuerza sobre un fluido, éste disminuye de volumen. A esta propiedad se denomina compresibilidad Líquido Gas Líquido Gas Los líquidos son fluidos poco compresibles Los gases son fluidos muy compresibles
  • 5. Principio fundamental de la estática de fluidos • La experiencia muestra que un líquido ejerce presión sobre el fondo y las paredes del recipiente que lo contiene • El principio fundamental de la estática de fluidos dice:la presión en un líquido a una profundidad h es igual al producto de la profundidad h, de la densidad d del líquido y de la aceleración de la gravedad gUn líquido escapa por un • La presión ejercida por el cilindro imaginario sobre laorificio de la pared del superficie S es: p = P/S = h. d. grecipiente en sentidoperpendicular a la misma • El cilindro está en equilibrio y por tanto el líquido ejerce sobre la base de éste una presión igual a la ejercida por su peso • La presión en un punto del líquido es directamente proporcional a la profundidad h • La presión en un punto del líquido no depende de la forma del recipiente y se ejerce en todas las S direcciones
  • 6. La presión hidrostática Se ejerce una presión debida al peso de la columna de líquido que hay sobre el prisma. Pesolíquido = mlíquido · g = dlíquido · Vlíquido · g h P = dlíquido· S · h · g S F dlíquido· S · h · g p= = = dlíquido· h · g S S La presión ejercida sobre un cuerpo sumergido en un fluido depende de la columna de fluido que hay sobre el cuerpo.
  • 7. ¿Cuál de los siguientes esquemas cumple el principio fundamental de laestática de fluidos? La presión en un líquido a una determinada profundidad depende de la aceleración de la gravedad g, de la profundidad h y es: Directamente proporcional a la densidad del líquido. Inversamente proporcional a la densidad del líquido. Independiente de la densidad del líquido.
  • 8. Presión aplicada un líquido. El principio de PascalLa presión ejercida en un punto de un líquido, se transmite por él en todas las direcciones con la misma intensidad
  • 9. La botella de Pascal AGUA – FLUIDO INCOMPRESIBLE AIRE – FLUIDO COMPRESIBLE Bajamos el émbolo Bajamos el émbolo Botella de PascalTapones de goma La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite íntegramente a todos los puntos del mismo.
  • 10. Principio fundamental de la hidrostáticaDos puntos que se encuentren sumergidos en unlíquido a la misma altura, estarán sometidos a la misma presión. VASOS COMUNICANTES CON LÍQUIDOS INMISCIBLES h1 h2 hA hB S B A B A Aceite Agua La diferencia de presión entre A y B es: p2 - p1 = dlíquido · g · (h2 - h1) pA = pB → daceite·g · hA = dagua·g ·hB → daceite ·hA = dagua · hB
  • 11. La prensa hidráulica F1 F2 p1 = p2 = S1 S2→F1 S2 → p1 = p2 F2 S1 F1 F2 = S1 S2
  • 12. Compresibilidad de los gases. Ley de Boyle• Los gases se pueden comprimir cuando se ejerce sobre ellos una presión P P1 • el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión ejercida sobre él, siempre que la temperatura permanezca constante • La gráfica p – V correspondiente a un gas, P2 es una hipérbola V1 V2 V La ley de Boyle dice: En una gas, el producto de la presión por el volumen se mantiene constante si la temperatura permanece constante
  • 13. Principio de Pascal para gasesSi en un gas se duplica la presión, La presión ejercida en un punto de un gas se transmiteel volumen se reduce a la mitad por él en todas las direcciones con la misma intensidad
  • 14. BOMBAS DE VACÍOGas Válvula Válvula• Permiten extraer el gas encerrado en una vasija• Constan de un recipiente con dos válvulas y un émbolo y la bomba se conecta al recipiente que contiene el gas que se quiere extraer• Al subir el émbolo se cierra la válvula externa y se produce el paso de gas del recipiente a la bomba a través de la válvula interna; al bajar el émbolo se cierra esta válvula y se abre la externa que comunica directamente con el ambiente
  • 15. Aplicaciones del principio de Pascal Vasos comunicantes Nivel freático El nivel del líquido en varios El nivel en dos tubos unidos por otro de vasos comunicantes es el goma, es el mismo en cualquier posición mismo cualquiera que sea Pozo artesiano la forma de cada uno Sistemas hidráulicos → F1 → Depósito de F2 líquido de frenosS1 F1 F2 = S1 S2 S2 Pedal de freno Pistón Prensa hidráulica Frenos hidráulicos
  • 16. La presión atmosférica • Para comprobar que el aire pesa, se puede comparar el peso de un recipiente lleno de aire con su peso cuando se ha hecho el vacío en su interior • Se denomina presión atmosférica la fuerza por unidad de superficie ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos situados en su interiorUn recipiente con aire pesa más queotro igual en el que se ha hecho el vacío • Torricelli mostró que la presión atmosférica equilibra una columna de 76 cm de Hg de 1 cm2 de sección Presión • La masa de la columna es: atmosférica M = V. dHg = 7,6. 10-5 . 13600 = 1,0336 kg 76 cm • Su peso es: p = m. g = 1,036 . 9,8 = 10,13 N • La presión ejercida sobre la sección es: P 0,13 p= = −4 = 101 300 PaLa experiencia de Torricelli: la presión S 10del aire no deja caer la columna demercurio
  • 17. Fuerza de empuje en fluidos → E → m. g Sobre un cuerpo sumergido en un fluidoactúa una fuerza de empuje vertical hacia Empuje sobre un cuerpo sumergido arriba• La experiencia muestra que los cuerpos sumergidos en agua o en otro líquido experimentan una fuerza de empuje de dirección vertical y sentido hacia arriba• Al suspender un cuerpo de un dinamómetro, el peso medido por el aparato es menor cuando el cuerpo está sumergido
  • 18. La fuerza de empuje Peso real Peso aparente (en el aire) 8N 5N (dentro de un líquido) Empuje Peso Peso La fuerza que empuja el cuerpo hacia arriba y que contrarresta el peso del cuerpo se denomina fuerza de empuje.
  • 19. De acuerdo con el principio fundamental de la hidrostática la presión en el interior de un líquido vienedada por la relación:P = d.g.h = F/SRecuerda además que las fuerzas en el interior de los líquidos actúan perpendicularmente a lasuperficie sumergida.Observa en la figura adjunta las fuerzas que ejerce el fluido sobre las paredes del cuerpo que estasumergido en él.Se puede deducir:•Las fuerzas laterales son iguales y se anulan: FL1 = FL2 , dado que la profundidad de ambas es la misma.•Las fuerzas verticales, las que actúan sobre la cara superior e inferior, no se anulan: F2 > F1 , debido aque la cara inferior está a mayor profundidad.•La resultante de todas las fuerzas que actúan es una fuerza neta dirigida verticalmente hacia arriba,denominada fuerza de EMPUJE (E).•El valor del empuje viene dado por el Principio de Arquímedes:E = Peso(líquido desalojado) = m(liq).g = V (líq).d (líq) . g
  • 20. El principio de Arquímedes → → v . df . g v . df . g V V → → v . df . g m. g El volumen V de un Sobre el cuerpo de volumen V fluido está en equilibrio actúan su peso y el empuje• El peso del fluido es: P = mf . g = V. df . g• El empuje sobre el cuerpo sumergido es es: E = V. df . g Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje igual al peso del volumen de fluido que desaloja
  • 21. ¿Cómo saber si un cuerpo flotará o se hundirá?Imaginemos que el cuerpo está totalmente sumergido, sobre el actúan dosfuerzasE(empuje) = Peso(líquido desalojado) = m(liq).g = V (líq).d (líq) . GP (peso real del cuerpo)= m.g , recuerda que es el peso real del cuerpo, fuera dellíquido.Según sean los valores de E y P pueden darse tres casos:1. Que el peso y el empuje sean iguales: E = Peso(m.g). El cuerpo estará enequilibrio (fuerza resultante nula) y "flotará entre aguas".2. Que el empuje sea mayor que el peso: E > Peso(m.g) . El cuerpo ascenderáy quedará flotando.3. Que el empuje sea menor que el peso : E < Peso (m.g). El cuerpo sehundirá.
  • 22. • Un sólido sumergido en un fluido está sometido a dos fuerzas: el peso hacia abajo y el empuje hacia arriba P<E P=E P>E El cuerpo está en El cuerpo flota equilibrio en cualquier El cuerpo se hunde punto del fluido
  • 23. Todos los barcos llevan una línea pintada alrededor del casco, de tal forma que si es visible por todos lados significa que el barco está cargado adecuadamente pero si alguna parte de la línea resulta cubierta por el agua indica que hay un exceso de carga que puede hacer peligrar la flotación del barco.Está diseñado de tal manera para que la parte sumergida desplace un volumen deagua igual al peso del barco, a la vez, el barco es hueco (no macizo), por lo que selogra una densidad media pequeña.
  • 24. Aplicaciones del principio de Arquímedes• La navegación se basa en el principio de Arquímedes• Un barco flota porque hay equilibrio entre su peso y el empuje debido a la cantidad de agua que desaloja la parte sumergida• Los submarinos disponen de sistemas para aumentar o disminuir el peso mediante el llenado o vaciado de tanques de agua Dirigible Globo Barco aerostático• Los aeróstatos son aparatos llenos de gas más ligero que el aire; el empuje del aire sobre ellos es mayor que su peso
  • 25. • Un areómetro es un recipiente cerrado, alargado y lastrado que lleva una escala graduada • Al sumergirlo en un líquido, su peso queda equilibrado por el empuje • La parte de areómetro que sobresale depende del tipo de líquido utilizado • Se puede medir directamente la densidad del líquido en la escalaAreómetro