Comprensión de la Presión Hidrostática: Principios y Ecuaciones Clave

Clasificado en Física

Escrito el en español con un tamaño de 3,71 KB

Presión Hidrostática: Fundamentos y Principios

La presión hidrostática es la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene, y sobre cualquier cuerpo sumergido. Esta presión se debe al peso del líquido y depende de la densidad, la gravedad y la profundidad del punto de medición.

Reglas de la Hidrostática

En el caso del agua, el peso varía muy poco dentro de los límites comunes de presión y temperatura. La variación de la aceleración de la gravedad es casi nula, por lo que la densidad del agua se considera prácticamente constante (incompresible).

La presión hidrostática es debida al peso del líquido, específicamente a la columna de líquido por unidad de superficie.

La fórmula para calcular la presión hidrostática es: P = ρgh, donde:

  • P es la presión hidrostática
  • ρ (rho) es la densidad del líquido
  • g es la aceleración debido a la gravedad
  • h es la profundidad

Esta fórmula se deduce de la definición de presión como el peso de la columna de líquido por unidad de superficie.

Teorema de la Hidrostática (Ecuación)

Si un fluido está en reposo, la fuerza que ejerce contra cualquier elemento de superficie de la pared del recipiente que lo contiene es perpendicular a dicha superficie. La fuerza que ejerce la pared sobre el fluido también es normal a la pared.

La diferencia de presión entre dos puntos de una masa fluida en equilibrio, sometida a la acción de la gravedad como única fuerza exterior, es igual al producto del peso específico del fluido por la distancia vertical entre ambos puntos.

La presión hidrostática en un punto de la masa fluida en equilibrio es proporcional al peso específico del fluido y a la profundidad a la cual se encuentra ubicado el punto con respecto a la superficie libre.

Dado que el sistema está en equilibrio, la suma algebraica de los componentes de fuerzas en cualquier dirección debe ser nula.

La ecuación que describe esta relación es: (P2 - P1) * ds = γ * l * ds * (h2 - h1) / L

Diagrama de Presiones

Si suponemos un líquido en reposo o en equilibrio, sobre el cual actúa a nivel de la superficie libre una presión exterior (por ejemplo, la atmosférica), la aplicación del teorema general de la hidrostática indica que a la profundidad h existirá una presión p que cumple la condición: P - Po = γh.

El diagrama de presiones relativas, sin considerar la acción de las presiones Po, muestra la distribución de la presión en función de la profundidad.

Principio de Pascal

El principio de Pascal establece que la presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminución a cada punto del fluido y a las paredes del recipiente. Este principio se ilustra con un sistema que contiene dos émbolos de diferentes secciones, unidos por elementos rígidos y sometidos a acciones externas.

Si el sistema está en equilibrio, las acciones F1 y F2 serán de igual magnitud y sentido contrario, sin importar la dilatación del tamaño entre el émbolo 1 (s1) y el émbolo 2 (s2). La experiencia realizada por Pascal consistía en colocar entre ambos émbolos una masa líquida de peso específico (δL), donde los émbolos tenían las secciones S1 y S2 respectivamente.

El principio de Pascal establece que para que el sistema se encuentre en equilibrio, la presión aplicada sobre el émbolo 2 se transmite uniformemente a través del líquido, asumiendo que las masas líquidas permanecen incompresibles.

La ecuación que describe este principio es: F1/s1 = F2/s2

Entradas relacionadas: