Sesión 05 Estatica Fluidos

ESTÁTICA DE
FLUIDOS
Docente: Aro Valderrama, Elmer
Aprendizajes esperados
■ Comprender el concepto de presión y presión hidrostática, así como su importancia en

el análisis sobre cuerpos en equilibrio mecánico.
■ Reconocer, graficar y calcular la fuerza de empuje como parte de la interacción del
líquido en reposo sobre un cuerpo sumergido en este.
■ Aplicar el principio de Pascal para el desarrollo de los problemas.
Cuestiones interesantes para reflexionar
¿Por qué algunos cuerpos flotan y otros no?
Sobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas: Su peso que es vertical y hacia abajo, y el
empuje, que también es vertical pero apunta hacia arriba. A ello se asocia una propiedad de
los cuerpos que es la densidad, por ejemplo: cuando la densidad del líquido es menor que la
densidad del cuerpo, en este caso, el cuerpo se hunde hasta el fondo.
¿Por qué flota un barco?
Se sabe que el principal material de un barco lo conforma el hierro o el acero. ¿Cómo puede
flotar, si la densidad del hierro o acero es mayor que la del agua?.
También, ¿cómo puede flotar una botella vacía si la densidad del vidrio es mayor que la del
agua? ¿flota si se llena de agua?
ESTÁTICA DE FLUIDOS
Es una parte de la mecánica de fluidos (líquidos y gases) que tiene la finalidad de analizar el
comportamiento y efectos físicos que originan los fluidos en el estado de reposo o
equilibrio.
La Estática de Fluidos consta de las siguientes partes:
■ Hidrostática: Estudia a los líquidos en reposo relativo.
■ Neumostática: Estudia a los gases en reposo relativo.
HIDROSTÁTICA
Es la parte de la estática de fluidos que estudia el comportamiento de los líquidos en reposo.
La historia de Arquímedes.
Arquímedes, matemático y astrónomo griego, experto en geometría e inventor de máquinas de guerra,
recibió un pedido de parte de Hierón II, rey de Siracusa. El jerarca le solicitó que comprobara si la corona
que le encargó a un orfebre local era realmente de oro puro, o si el artesano lo había engañado agregándole
plata. Tenía que solucionar el problema sin dañar la corona, es decir, no podía fundirla.
Arquímedes se la pasó gran parte de su tiempo pensando en la solución. Se dice que un día, mientras
tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la bañera cuando él entraba, así que creyó que ese
efecto podría servirle para determinar el volumen de la corona. Debido a que el agua no se puede
comprimir, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen.
Aplicó sus conocimientos matemáticos. Dividiendo el peso de la corona por el volumen de agua
desplazada, obtendría la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor que la densidad del
oro, si otros metales menos densos le hubieran sido añadidos. Cuando Arquímedes se dio cuenta del
descubrimiento, salió desnudo por las calles, estaba tan emocionado por su hallazgo que olvidó vestirse.
Así, en paños menores, corrió hacia el palacio gritando: "Eureka, Eureka", que en griego antiguo significa
lo conseguí.
Conceptos previos DENSIDAD
FLUIDOS Es aquella magnitud escalar que indica la cantidad
de masa que tiene un cuerpo por cada unidad de
volumen. Cada sustancia (sólida, líquida o gaseosa)
tiene su propia densidad.
m = *V
Densidad relativa
La densidad relativa está definida como el cociente entre la densidad que primordialmente es de
una sustancia y la de otra sustancia tomada como referencia, resultando. En los sólidos y los
líquidos, la densidad relativa se suele referir al agua, mientras en los gases, normalmente se refiere
al aire.
Para obtener los valores de densidad en kg/m 3; basta
con multiplicar por 1000 los valores de la tabla.
Problema 01
Se observa que el agua a 4°C tiene una densidad de
Es la magnitud escalar cuyo valor se define
como el peso que posee un cuerpo por unidad de
1000 kg/m3. Calcular su peso específico.
volumen. Determinamos el peso específico.
Peso específico relativo de una sustancia:

Es la relación del peso específico de una sustancia
Relación entre Densidad y Peso Específico: entre el peso específico del agua:
El peso específico es igual a la densidad

por la gravedad. Siendo “g” la gravedad. NOTA: El peso específico relativo es un número
puro, es decir no tiene dimensiones.
1) Un cuerpo presenta una densidad de 600 2) (UNT 2000) Se tiene un bloque de madera de 5
kg/m3. Se desea saber la masa de dicho cuerpo, cm x 15 cm x 30 cm y masa de 1.35 kg. La
si su volumen es de 10 m3. densidad media del bloque es
A) 60 kg B) 600 Kg C) 6000 Kg
D) 100 kg E) 1000 Kg
PRESIÓN
Es una magnitud física tensorial que indica la Consideremos 2
distribución de una fuerza normal (FN: bloques de concreto
perpendicular) sobre una superficie (A). idénticos de 4 kg de
La magnitud tensorial implica que la presión tiene cada uno.
múltiples puntos de aplicación y manifestación
normal sobre las superficies, esto es lo que lo
diferencia de la magnitud vectorial.
La magnitud de la presión se define como la fuerza ¿Qué notamos?
perpendicular que actúa por cada unidad de área.
En el caso B, la fuerza de 40 N se
distribuye sobre una menor área que en el
caso del bloque A, por ello cada unidad de
área de la base en B soporta mayor fuerza,
por eso experimenta mayor hundimiento.
La fuerza oblicua tiene 2 componentes:
• Componente perpendicular: Ejerce presión
• Componente paralela o tangencial: No ejerce presión.
A) Fuerzas iguales pueden ejercer B) Fuerzas diferentes pueden ejercer presiones
presiones diferentes iguales
Debido al equilibrio de las fuerzas N1 y N2
Como el área de cada caras es: S1 = S2= (2cm)(2cm) = 4 cm -2
SOLUCIÓ S1 = S2 = 4x10-4 m
N
PRESIÓN HIDROSTÁTICA
(Ph) Además, como se conoce la densidad del liquido
Es la presión que ejerce un liquido en estado de
reposo a las superficies con las cuales está en y la columna tiene forma cilíndrica:
contacto.
La presión hidrostática en un punto interior de un
líquido, es igual al producto de la densidad del
líquido, la aceleración de la gravedad y la
profundidad o altura.
La presión hidrostática es igual al producto de la

densidad del liquido “D”; la aceleración de la
gravedad (g) y la profundidad (h).
Del equilibrio en la columna
del líquido-
PROBLEMA 01
SOLUCIÓN
PRESIÓN ATMOSFÉRICA PRESIÓN ABSOLUTA
Es la presión ejercida por los diversos gases que
conforman las capas atmosféricas
En el punto A la presión total o presión

absoluta es:
A nivel del mar:

PROBLEMA 02
SOLUCIÓN
Remplazando en I:
PRESIÓN MANOMÉTRICA
En el caso de un gas encerrado en un recipiente,
Es el excedente o defecto de la presión la presión manométrica es la misma en todas las
absoluta con respecto a la presión atmosférica. superficies que la encierran.
Esta presión es registrada por un

instrumento llamado manómetro. En un
liquido se conecta al mismo nivel donde se
requiere medir la presión por parte del
liquido.
Principio fundamental de la
Hidrostática
Consideremos dos puntos en un mismo liquido Por consiguiente, todos los puntos situados en un
pero a diferente profundidad. mismo líquido en reposo relativo y a un mismo nivel
o profundidad soportan la misma presión.
La Isóbara, es la línea o plano formado por puntos
que soportan la misma presión.
PROBLEMA 03
Un tubo en “U” contiene mercurio (D=13.6

g/cm3). ¿Qué altura de agua se debe verter en
una rama para que el mercurio se eleve en la h = 136 mm
otra rama 5 mm
Principio fundamental de la Hidrostática

P1 = P2
PROBLEMA 04
SOLUCIÓN
PROBLEMA 05
En un tubo en “U” de ramas verticales y de igual sección
se vierten 3 líquidos (1); (2) y (3) obteniéndose el
equilibrio en la forma mostrada. Hallar la altura “h”
SOLUCIÓN
Principio fundamental de la hidrostática
PA = PB
PRENSA HIDRAULICA
Es una máquina simple que tiene por objeto

multiplicar la fuerza que se le comunica y
muy usual para levantar cargas pesadas.
En la prensa hidráulica mostrada, aplicamos en el émbolo menor una

fuerza F1 la cual transmite al líquido una presión “P1” y ahora el
líquido le comunica al otro pistón la presión “P2” que según el
Principio de Pascal
PROBLEMA 06
PROBLEMA 07
En una prensa hidráulica, cuyas áreas de sus respectivos

émbolos sonde 2m2 y 5m2. ¿Qué peso se podrá levantar al
aplicar una fuerza de 100 N al émbolo menor?
SOLUCIÓN
Para mantener el bloque “Q” en equilibrio, la
fuerza “F2” aplicada al émbolo de área A2,
debe ser igual al peso de Q.
I. EMPUJE HIDROSTÁTICO – PRINCIPIO DE
ARQUIMEDES
PROPIEDAD
WA: Peso aparente

WR: Peso real
En un tubo normal el nivel es
igual en los diversos espacios,
pero eso no sucede en un tubo
capilar (delgado).
Estas son las fuerzas que las moléculas del
tubo están ejerciendo a las moléculas del
líquido que están en la parte lateral del tubo
(izquierda y derecha).
Hambre 2 tacos a roger

: densidad del líquido
R: Radio del tubo capilar
PROBLEMA 08 PROBLEMA 09
Un hombre cuyo volumen es 80 litros, sube a una
Hallar la fuerza hidrostática sobre el fondo de
balanza y observa que la aguja indica una lectura de
una piscina de 30 x 10 m cuya profundidad es
800 N. Sabiendo que la densidad del aire es 1.2 kg/m 3,
6m.
determinar el peso real del hombre.
SOLUCIÓ SOLUCIÓ
N N
La balanza indica la reacción normal entre los pies Área del fondo (A) = 30 x 10 = 300 m2
del hombre y la plataforma de la balanza. Profundidad (h) = 6 m
Calculando la Presión Hidrostática en el fondo
Además se sabe que:

PROBLEMA 10 PROBLEMA 11
Un casquete esférico de 5 kg está atado al La densidad es una cantidad escalar que relaciona la masa por
fondo de un lago, mediante una cuerda cuya unidad de volumen de una sustancia, también depende de otras
tensión es de 60 N. La aceleración que tendrá cantidades físicas como la temperatura y presión. De lo
el casquete al romperse la cuerda es: (g= 10 mencionado se desea determinar la densidad de un cuerpo en
m/s2) forma de paralelepípedo de dimensiones 30 cm x 5 cm x 10 cm
tal como se muestra en la figura. Considere su peso de 150 N.
(g= 10 m/s2)
Agua
SOLUCIÓN
DCL Rompe la tensión
SOLUCIÓ
N
PROBLEMA 12
SOLUCION
PROBLEMA 13

Sesión 05 Estatica Fluidos

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

Sesión 05 Estatica Fluidos

Cargado por

Información del documento

Descripción original:

Título original

Derechos de autor

Formatos disponibles

Compartir este documento

Compartir o incrustar documentos

Opciones para compartir

¿Le pareció útil este documento?

¿Este contenido es inapropiado?

Copyright:

Formatos disponibles

Sesión 05 Estatica Fluidos

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

ESTÁTICA DE

■ Comprender el concepto de presión y presión hidrostática, así como su importancia en

Peso específico relativo de una sustancia:

El peso específico es igual a la densidad

Como el área de cada caras es: S1 = S2= (2cm)(2cm) = 4 cm -2

La presión hidrostática es igual al producto de la

En el punto A la presión total o presión

A nivel del mar:

Esta presión es registrada por un

Un tubo en “U” contiene mercurio (D=13.6

Principio fundamental de la Hidrostática

Es una máquina simple que tiene por objeto

En la prensa hidráulica mostrada, aplicamos en el émbolo menor una

En una prensa hidráulica, cuyas áreas de sus respectivos

WA: Peso aparente

Hambre 2 tacos a roger

Calculando la Presión Hidrostática en el fondo

Además se sabe que:

También podría gustarte