Hidrostática. Principio de Pascal. Presión Atmosférica. Principio de Arquímedes. Aplicaciones. Autor: Yuri Milachay Yuri.milachay@gmail.com http://tareas911.wordpress.com

1. ESTÁTICA DE FLUIDOS
Densidad y presión. Presión atmosférica. Principio de
Pascal. Aplicaciones. Principio de Arquímedes.

2. ¿POR QUÉ LAS PERSONAS FLOTAN SOBRE EL
MAR MUERTO Y SOBRE MERCURIO?
• Sobre el mar muerto • Sobre mercurio

3. ESTADOS DE LA MATERIA
Fluidos

4. • Son fluidos los líquidos y gases. Éstos
se caracterizan por tener densidad y
presión.
• Densidad
• La densidad define como “la masa
por unidad de volumen”.
𝜌 =
𝑚
𝑉
• La unidad de medida de la densidad
en el SI es el 𝑘𝑔/𝑚3.
1 𝑘𝑔/𝑚3 = 103 𝑔/𝑐𝑚3
FLUIDOS
Sustancia Densidad (kg/m3)
Aire 1,20
Helio 0,18
Hidrógeno 0,09
Agua dulce 1 000
Hielo 917
Agua salada 1 030
Alcohol 806
Madera 373
Aluminio 2 700
Cobre 8 920
Hierro, Acero 7 800
Plomo 11 300
Oro 19 300
Mercurio 13 600
Tabla 1. Densidades

5. • La presión se define como la
fuerza perpendicular ejercida
por unidad de superficie.
• Si una fuerza perpendicular F
actúa sobre una superficie A, la
presión en ese punto es:
• La unidad en el SI de la
presión es el pascal (Pa),
donde:
1 𝑃𝑎 = 1 𝑁/𝑚2
• Otras unidades de presión:
1 𝑎𝑡𝑚 = 1,013 × 105 𝑃𝑎
1 𝑎𝑡𝑚 = 760 𝑡𝑜𝑟𝑟
1 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝐻𝑔 = 1 𝑡𝑜𝑟𝑟
1 𝑙𝑏/𝑖𝑛2 (𝑝𝑠𝑖) = 6,90 × 103 𝑃𝑎
1 𝑏𝑎𝑟 = 105 𝑃𝑎
PRESIÓN
𝐹⊥
A
𝑝 =
𝐹⊥
𝐴 𝐹⊥

6. PRESIÓN ATMOSFÉRICA
• La presión atmosférica es la presión ejercida por la masa de aire que se
encuentra directamente encima del área en consideración.
• La presión atmosférica al nivel de mar es 1,013 × 105 𝑃𝑎 ó 17,7 𝑝𝑠𝑖
Efecto de la presión atmosférica
https://www.youtube.com/watch?v=2WJVHtF8GwI

7. o Un líquido en reposo con densidad
uniforme y ubicado en una región
con 𝑔 constante.
o El peso de la columna de fluido
mostrada en la figura, 𝑤 = 𝜌𝑔𝐴ℎ.
o La presión de la porción de líquido es
igual al peso/área,
𝑃 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝜌𝑔ℎ
PRESIÓN EN UN FLUIDO
presión absoluta o total Presión atmosférica Presión hidrostática
𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝜌𝑔ℎ

8. • Todo cambio de presión en un punto
de un fluido incompresible dentro
de un recipiente se transmite
íntegramente a todos los puntos del
fluido y a las paredes del recipiente
que lo contiene.
o Prensa hidráulica
En el pistón pequeño se aplica una
fuerza 𝐹1, la presión producida se
transmite a todos los puntos del
líquido, por lo que en el pistón
grande la fuerza que se ejerce hacia
arriba es 𝐹2.
PRINCIPIO DE PASCAL
Se aplica una pequeña
fuerza en este lado
Presión 𝑝 debida a 𝐹1
transmitida por todo el fluido
La presión en este lado actúa
sobre un área mayor y produce
mayor fuerza
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2

9. VASOS COMUNICANTES
o Todos los puntos a una misma profundidad y mismo liquido se encuentran a
la misma presión, sin importar la forma del recipiente:
1 2 3 4 𝑝1 = 𝑝2 = 𝑝3 = 𝑝4

10. Cuando se quiere obtener un punto que
esté a la misma que otro se recurre al
principio de los vasos comunicantes.
DETERMINACIÓN DE LA LÍNEA DE NIVEL

11. ¿POR QUÉ LOS ROMANOS NO USARON EL
PRINCIPIO DE LOS VASOS COMUNICANTES?
1 000 𝑙/𝑑

12. PROBLEMAS
• ¿Cuánto vale la fuerza ejercida sobre la muestra de la
figura en la prensa hidráulica mostrada?

13. • Un barril de roble cuya tapa
tiene un área de 0,20 m2 se
llena con agua. Un tubo largo
y delgado, con área
transversal de 5,0 x 10-5 m2 se
inserta en el agujero en el
centro de la tapa y se vierte
agua por el tubo. Cuando la
altura alcanza los 12,0 m, la
tapa del barril estalla. ¿Cuál es
el peso del agua en el tubo?
¿Cuál es la fuerza neta del
agua sobre la tapa del barril?
EJERCICIO

14. EJERCICIO
• Un recipiente de presión contiene glicerina, y posee un
manómetro, tal como se muestra en la figura.
Determinar la presión en el punto A en 𝑃𝑎 y 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2.
Densidad de la glicerina, 1,26 𝑔/𝑐𝑚3
𝑃 = 1260 . 9,81. 1,03 𝑃𝑎
𝑃 = 1260 × 1,03
𝑘𝑔𝑓
𝑚2
𝑃 = 1260 × 1,03 ×
1
104
𝑘𝑔𝑓
𝑐𝑚2

15. • El borde superior de una compuerta
en una presa está al nivel de la
superficie del agua. La compuerta
tiene 2,00 m de altura y 4,00 m de
anchura, y pivota sobre una línea
horizontal que pasa por su centro.
Calcule el momento en torno al
pivote causado por el agua. No
incluya la fuerza debido a la presión
del aire.
• Solución
EJERCICIO
L
H/2
H/2
h
dh
dF
r
d rdF
  dF pdA gh Ldh  
 
H
d h gLhdh
2
 
    
 
H
3
0
H 1
gL h hdh gLH
2 12
 
     
 


16. EJERCICIO
• Un elevador hidráulico de un taller tiene dos pistones:
uno pequeño con área transversal de 4,00 cm2 y otro
grande de 250 cm2. Si el elevador se diseñó para levantar
un auto de 3 500 kg, ¿qué fuerza mínima debe aplicarse
al pistón pequeño?

17. • “Cualquier cuerpo parcial o
totalmente sumergido en un fluido es
empujado hacia arriba por una fuerza
de flotación igual al peso del fluido
desplazado por el cuerpo”.
𝑤 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝐹 𝑒𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

18. ¿POR QUÉ FUE MEJOR 2 QUE 1?
21

19. ¿LÍQUIDO ADULTERADO O NO?

20. ¿QUÉ VOLUMEN DE HIELO ESTÁ SUMERGIDO EN
AGUA?

21. PREGUNTAS
1. Una plancha de hielo flota en el lago de agua dulce.
¿Qué volumen mínimo debe tener para que una mujer
de 45,0 kg pueda pararse en ella sin mojarse los pies? 
hielo = 920 kg/m3.

22. Material preparado por
Yuri Milachay
yuri.milachay@gmail.com
Tareas 991
http://tareas911.wordpress.com