Introducción

P. Pascal: Existe una diferencia fundamental entre sólidos y líquidos. Los sólidos transmiten fuerzas solo en la dirección en que se aplican, en tanto que los fluidos transmiten presiones en todas las direcciones.

Experimentalmente, esta propiedad ha sido demostrada desde la antigüedad y se conoce como Principio de Pascal. Su enunciado dice:

TODA PRESIÓN EJERCIDA SOBRE UN FLUIDO EN EQUILIBRIO SE TRANSMITE INTEGRAMENTE Y EN TODAS DIRECCIONES SIMULTÁNEAMENTE.

Hidrostática

Se aplica a los fluidos en reposo.

Conceptos Clave

• Fluidos: Sustancia que no tiene forma propia o definida, sino que, como en el caso de los líquidos, adopta la forma del recipiente que los contiene.
• Presión: Fuerza normal ejercida por unidad de área o superficie.
• Densidad (D) de una sustancia: Es el cuociente entre su masa y su volumen.
• Densidad relativa (D rel) de una sustancia: Es el cuociente entre la densidad de la sustancia y la densidad de un volumen igual de agua destilada. Es un número adimensional.
• Peso específico: Cuociente entre el peso de una sustancia y su volumen.
• Peso específico relativo de una sustancia: Cuociente entre el peso específico de una sustancia y el peso específico de un volumen igual de agua destilada.
• Presión Hidrostática: La presión que se ejerce sobre el fondo depende de la altura o la profundidad del líquido y de la densidad o peso específico del líquido. Si el recipiente está abierto a la atmósfera, entonces sobre su superficie actúa la presión atmosférica y, en tal caso, la presión sobre el fondo será la suma de la presión atmosférica, la presión debida a la densidad o peso específico del líquido, la aceleración de la gravedad y la altura del líquido.

Ley Fundamental de la Hidrostática

En un líquido en equilibrio, dos puntos situados a un mismo nivel están sometidos a la misma presión (Principio de Pascal) y dos puntos situados a diferente nivel tienen presiones diferentes. La ley fundamental de los líquidos en equilibrio establece que la diferencia de presión entre dos puntos de un mismo líquido en equilibrio es igual al producto de su peso específico por la diferencia de nivel entre esos puntos.

Dinámica de Fluidos

Trata del estudio de los fluidos en movimiento. Constituye una de las ramas más complicadas de la mecánica.

Conceptos Clave

• Caudal: Producto del área de una sección transversal por la velocidad del fluido en dicho punto.
• Ecuación de Bernoulli: Describe la conservación de la energía en un fluido en movimiento.
• Flotación de los cuerpos: Un cuerpo sumergido en un líquido está en presencia de dos fuerzas contrarias: su peso, que tiende a llevarlo hacia abajo, y el empuje, hacia arriba. Según la relación que exista entre ambas fuerzas, el cuerpo puede:
  • Hundirse hasta llegar al fondo.
  • Quedar en suspensión en el líquido (flotando entre dos aguas).
  • Flotar sobre la superficie del líquido.
• Condición de flotamiento: Todo cuerpo que flota en la superficie de un líquido pesa tanto como pesa el líquido desalojado por la parte sumergida.
• Medida de la presión atmosférica: El aire que rodea la superficie de la Tierra, por la acción de la fuerza gravitatoria, ejerce una presión sobre la superficie terrestre llamada presión atmosférica.
• Experiencia de Torricelli: Demostró la existencia de la presión atmosférica utilizando un tubo de vidrio lleno de mercurio.
• Principio de Arquímedes: TODO CUERPO REAL O PARCIALMENTE SUMERGIDO EN UN FLUIDO PIERDE APARENTEMENTE UNA PARTE DE SU PESO QUE EQUIVALE AL PESO DEL FLUIDO QUE DESALOJA.
• Ecuación de continuidad: Describe la conservación de la masa en un fluido en movimiento.

Conclusión

La hidrostática y la dinámica de fluidos son ramas fundamentales de la física que nos permiten comprender el comportamiento de los fluidos tanto en reposo como en movimiento. Sus principios y leyes tienen aplicaciones en diversas áreas de la ingeniería y la ciencia.