Los fluidos en reposo o en movimiento uniforme en equilibrio deberán estar libres de esfuerzos cortantes pues no los soportan. Se define como gravedad específica de una sustancia la razón entre su densidad y la densidad del agua. También se le llama densidad específica.
4. Con el ejemplo anterior podemos concluir que si el área de
contacto es mayor la fuerza aplicada se concentra mucho
menos que en las áreas pequeñas.
A partir de esto podemos definir la presión como la
cantidad de fuerza ejercida por unidad de área, que para el
SI su unidad será en pascales.
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𝑃 =
𝐹
𝐴
1 𝑝𝑎𝑠𝑐𝑎𝑙 = 1 𝑃𝑎 =
𝑁
𝑚2
5. Conceptos importantes
Una propiedad importante de cualquier material es su
densidad, que se define como su masa por unidad de
volumen.
La unidad de densidad en el SI es el kilogramo por metro
cúbico 1
𝑘𝑔
𝑚3 . También se usa mucho la unidad cgs,
gramo por centímetro cúbico 1
𝑔
𝑐𝑚3 .
La presión atmosférica Pa es la presión de la atmósfera
terrestre, es decir, la presión en el fondo de este “mar” de
aire en que vivimos. Esta presión varía con el estado del
tiempo y con la altitud.
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𝜌 =
𝑚
𝑉
𝑃𝑎𝑡𝑚−𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑟 = 1 𝑎𝑡𝑚 = 101325 𝑃𝑎
7. Origen de la fórmula de presión debida al líquido
Se toma como base la fórmula de la presión, en la que fuerza será sustituida por
peso, con la expresión 𝑊 = 𝑚𝑔.
𝑃 =
𝐹
𝐴
=
𝑚𝑔
𝐴
Podemos simplificar esta expresión al escribirla en términos de la densidad.
𝜌 =
𝑚
𝑉
𝑚 = 𝑉𝜌
Sustituimos masa en la fórmula.
𝑃 =
𝑉𝜌𝑔
𝐴
Sabemos que el volumen de un cilindro es 𝑉 = 𝐴ℎ, donde A es el área de la base del
cilindro y h es su altura. Con lo que obtenemos que:
𝑃 =
(𝐴ℎ)𝜌𝑔
𝐴
= 𝜌ℎ𝑔
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8. Presión total
Si quisieras una fórmula para la presión total
(también llamada presión absoluta) sobre la parte
superior, tendrías que sumar la presión debida a la
atmósfera terrestre Patm a la presión debida al
liquido 𝜌𝑔ℎ.
𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝜌ℎ𝑔 + 𝑃𝑎𝑡𝑚
Si aumentamos la presión en la superficie, se
transmite sin disminución a todas las partes del
fluido y las paredes del recipiente. El científico
francés Blaise Pascal reconoció este hecho en 1653.
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9. Medidores de presión
Barómetro
Usados para medir la presión
atmosférica como un
indicador de los cambios
climáticos en cualquier
región. Su principal aplicación
es medir cual es la presión
ejercida por el peso de la
atmósfera por unidad de
superficie.
Manómetro de tubo
abierto
La diferencia entre los dos
niveles de mercurio es una
medida de presión
manométrica: la diferencia entre
la presión absoluta en la cámara
y la presión atmosférica en el
extremo abierto.
Manómetro de tubo de
Bourdon
Cuando se aplica presión
interna al tubo, este se
reflexiona elástica y
proporcionalmente a la presión
y esa deformación se transmite
a la cremallera y de esta al
piñón que hace girar a la aguja
indicadora a través de su eje.
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12. Historia
La historia cuenta que el rey Hierón ordenó la
elaboración de una corona de oro puro, y para
comprobar que no había sido engañado, pidió a
Arquímedes que le dijera si la corona tenía algún
otro metal además del oro, pero sin destruir la
corona.
Arquímedes fue el primero que estudio el empuje
vertical hacia arriba ejercido por los fluidos.
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13. Casos que pueden ser presentados.
Caso 1
Si el objeto es más denso
que el fluido en el cual
está sumergido, el objeto
se hundirá.
Caso 2
Si la densidad del objeto es
igual a la del fluido en el cual
está sumergido, el objeto no
se hundirá ni flotará.
Caso 3
Si el objeto es menos denso
que el fluido en el cual está
sumergido, el objeto flotara
en la superficie del fluido.
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14. Fórmula
Esta fuerza recibe el nombre de empuje
hidrostático o de Arquímedes, y se mide
en newtons (en el SI). El principio de Arquímedes se
formula de la siguiente manera:
𝐸 = 𝑃𝑒𝑉 = 𝜌𝑓𝑔𝑉
o bien cuando se desea determinar para
compararlo contra el peso del objeto:
𝐸 = −𝑃𝑒𝑉 = −𝜌𝑓𝑔𝑉
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16. Historia
Describe el comportamiento de un fluido
moviéndose a lo largo de una línea de corriente.
Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra
Hidrodinámica (1738) y expresa que en un fluido
ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de
circulación por un conducto cerrado, la energía
que posee el fluido permanece constante a lo
largo de su recorrido.
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17. Fórmula
En un fluido cuyo flujo estacionario, la suma de la energía cinética, potencial
y la energía de presión que tiene el líquido en el punto A es igual a la suma de
las mismas energías cinéticas en el punto B.
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19. Aviación y vehículos de alta velocidad
Se puede utilizar para calcular la fuerza de sustentación en un perfil
aerodinámico si se conoce el comportamiento del flujo de fluido cerca de la
lámina.
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Por ejemplo, si el aire que fluye justo por
encima de la superficie superior de un ala de un
avión se mueve más rápido que el aire que
fluye justo por debajo de la superficie inferior.
Esta diferencia de presión da como resultado
una fuerza de elevación.
20. Chimenea
Cuanto más rápidamente sopla el viento
sobre la boca de una chimenea, más baja
es la presión y mayor es la diferencia de
presión entre la base y la boca de la
chimenea, en consecuencia, los gases de
combustión se extraen mejor.
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21. Natación
La aplicación dentro de este deporte se
ve reflejado directamente cuando las
manos del nadador cortan el agua
generando una menor presión y mayor
propulsión.
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22. Referencias Bibliográficas
✘ Física Universitaria. (2009). En H. D. Roger A. México: Pearson Education Inc.
✘ Khan Academy. (25 de 06 de 2019). Obtenido de
https://es.khanacademy.org/science/physics/fluids/density-and-
pressure/a/pressure-article
✘ Khan Academy. (25 de 06 de 2019). Obtenido de
https://es.khanacademy.org/science/physics/fluids/fluid-
dynamics/a/what-is-bernoullis-equation
✘ Hidalgo, U. A. D. E. (2018, 23 junio). Principio de Arquímedes. Recuperado 15
de enero de 2021, de
https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa4/n3/m4.html
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