Fundamentos de Hidrostática: Conceptos, Principios y Aplicaciones

Conceptos Fundamentales de Hidrostática

Presión

Se define como el cociente que existe entre una fuerza aplicada sobre una determinada superficie. Su fórmula es P = F / S. Las unidades de medida son el pascal (Pa), que equivale a una fuerza de 1 N aplicada en un área de 1 m². Dado que es una unidad pequeña de presión, se suele expresar en múltiplos como el hPa (hectopascal). También se utilizan otras unidades como el mmHg (milímetros de mercurio), la atm (atmósfera) y el bar.

Presión Hidrostática

Se define como la presión debida únicamente al líquido en un punto de su interior; es generada por el peso del líquido que está sobre el punto considerado. Es natural que la presión dependa del peso específico de cada líquido: a una misma profundidad, un líquido de mayor peso específico ejercerá mayor presión. Esta se puede medir sobre cualquier superficie imaginaria en su interior y depende únicamente de la profundidad (h).

Densidad

Es el cociente entre la masa de un cuerpo o sustancia y el volumen que ocupa el mismo. Su fórmula es D = m / v y se mide en kg/m³.

Principios de la Mecánica de Fluidos

Principio de Pascal

Establece que los cambios de presión ejercidos en un líquido se transmiten a todos los puntos de él con la misma intensidad. Una de las principales aplicaciones de este principio se utiliza en un dispositivo llamado Prensa Hidráulica (PH).

Prensa Hidráulica (PH)

• Es un dispositivo que se basa en el principio de Pascal y su finalidad es la de multiplicar fuerzas.
• Consiste en dos tubos de diferentes diámetros que contienen un fluido y se comunican entre sí; cada uno de los tubos cilíndricos está provisto de pistones que se deslizan en su interior.

Empuje y Principio de Arquímedes

El empuje es la fuerza de interacción entre el líquido y el cuerpo. Su dirección es vertical y su sentido es hacia arriba.

El Principio de Arquímedes afirma: “Sobre todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido se ejerce un empuje cuyo valor es igual al peso del volumen del líquido desalojado”. Esto implica que, cuanto mayor sea el volumen del líquido desalojado por un objeto, mayor es el empuje. Si se sumerge totalmente un mismo objeto en dos líquidos diferentes, recibirá mayor empuje cuanto mayor sea el peso específico del líquido. Su fórmula es E = ρ · V.

Flotación en los Fluidos

Un cuerpo macizo y homogéneo se hundirá si su peso específico es mayor que el peso específico del líquido. Aplicando la misma deducción, un cuerpo flota si su peso específico es menor que el del líquido. Si los pesos específicos son iguales, el cuerpo se mantendrá en reposo en el lugar donde se lo coloque.