Hidrostática

Hidrostática y dinámica de fluidos

 

La hidrostática o la estática de fluidos es el estudió de las propiedades de los fluidos en reposo en situaciones de equilibrio, está se basa en las primera y terceras leyes de Newton. La dinámica de fluidos es el estudio de las propiedades de los fluidos en movimiento.

Fluidos

Un fluido es aquella sustancia que sufre una deformación continua cuando se le aplica un esfuerzo cortante muy pequeño contrario a lo que sucede con los sólidos elásticos, los cuales al aplicárseles la acción de un esfuerzo cortante pequeño no se deforman continuamente, sino que asume una configuración determinada fija. 

Los fluidos son sustancias capaces de “fluir” las cuales no tienen forma definida y que se adaptan a la forma de los recipientes que los contienen. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a los cambios de forma. Finalmente la palabra fluido se utiliza para referirse a líquidos y gases cuando se tratan aquellas propiedades que son comunes a ambos.

Densidad

La densidad de cualquier material se define como la cantidad de masa de ese material por unidad de volumen. En el caso en el que el material sea homogéneo, esto es que la distribución de masa sea igual en todas partes del material, la densidad del mismo se define como: 

donde m es la masa del objeto y V es el volumen del mismo. 

La densidad es una propiedad intrínseca de un material esto quiere decir que no depende del tamaño del material, o sea dos objetos del mismo material pero diferente tamaño poseen la misma densidad. Es una propiedad que depende del de la temperatura y el estado físico en el cual se encuentre el material. 

Presión

Las fuerzas que ejerce un fluido sobre el medio que lo rodea vienen caracterizadas por una sola magnitud, la presión en el fluido, la cual se define como la cantidad de fuerza perpendicular aplicada sobre una superficie, esto es:

Principio de Pascal

La expresión anterior se puede utilizar para determinar la presión a una profundidad h de la superficie del fluido de la siguiente manera

Sean p1 = p la presión a cualquier profundidad h y sea p2 = p0 (0 se refiere a profundidad cero) la presión en la superficie del fluido. Usando la información del dibujo se obtiene la expresíon 

p = p0 + ρgh.

Entre las aplicaciones mas comunes del principio de Pascal están:

• Los sistemas de frenos hidráulicos de los automóviles

• Elevadores y gatos hidráulicos 

• Las puertas de los autobuses tienen un sistema hidráulico que sirve para abrir o cerrar las puertas

• Los compactadores de basura cuentan con unsistema hidráulico 

• En construcción las palas mecánicas cuentan con una prensa hidráulica que las ayuda a excavar.