Explorando los Fluidos en Equilibrio: Presión, Principios y Aplicaciones
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Fluidos en Equilibrio
La fuerza ejercida por un líquido en equilibrio sobre una superficie cualquiera es perpendicular a dicha superficie, y la orientación de esta determina la dirección de la fuerza.
La Presión Hidrostática
A cierta profundidad bajo la superficie libre de un líquido en reposo, la presión es igual al producto de la densidad del líquido por la aceleración de la gravedad y por la profundidad del punto considerado: p = ρgh
Principio Fundamental de la Hidrostática
La diferencia de presión entre dos puntos de un líquido homogéneo en equilibrio es igual al producto de la densidad por la gravedad y por la diferencia de altura entre los dos puntos: pb - pa = ρg(hb - ha)
Principio de Pascal
La presión ejercida en un punto de un líquido, considerado incomprensible y encerrado dentro de un recipiente, se transmite por igual a cada punto del líquido y a las paredes del recipiente. La presión se transmite por igual en todas las direcciones.
La Prensa Hidráulica
Consiste en dos cilindros de secciones diferentes, unidos por un tubo, que contienen un líquido que alcanza la misma altura en ambos. La presión ejercida en el émbolo pequeño se transmite por igual a todos los puntos del émbolo grande: pa = pb; Fa/Sa = Fb/Sb
Presión Atmosférica
La presión ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de altura se denomina presión atmosférica normal. Para medirla, se utiliza la atmósfera (atm), unidad que equivale a 1.013 x 105 Pa. 1 atm = 760 mmHg = 1.013 x 105 Pa
Barómetros
La presión atmosférica se mide con el barómetro, que puede ser de mercurio o aneroide.
Barómetros de Cubeta
Similares al aparato utilizado por Torricelli. Llevan incorporada una escala.
Barómetros de Sifón
Tubo de vidrio en forma de J, con una rama cerrada y otra abierta.
Barómetros Aneroides
Caja metálica de paredes delgadas y estáticas en las que se ha hecho el vacío.
Manómetros
Para medir la presión de los gases contenidos en recipientes, se utilizan los manómetros. Los manómetros abiertos consisten en un tubo en forma de U con líquido.
Principio de Arquímedes
- Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje dirigido hacia arriba.
- El empuje que recibe un cuerpo es igual al peso del volumen del líquido que desaloja.
- El empuje no depende del material del que esté fabricado el cuerpo, sino del volumen del cuerpo.
Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba de igual valor que el peso del volumen de fluido desalojado: E = P - Pa; E = Vgρ
Flotabilidad de los Cuerpos
Para que un barco esté en equilibrio:
- Que el peso y el empuje sean iguales.
- Que el centro de gravedad y el empuje estén en la misma vertical.
- Que el centro de gravedad esté más bajo que el centro de empuje.