Principios de Hidrostática
La hidrostática es la rama de la física que estudia los fluidos en reposo. Los fluidos son sustancias que poseen gran movilidad en las moléculas o partículas que los constituyen debido a la poca cohesión entre ellas. Por esta razón, los fluidos cambian de forma dependiendo del recipiente que los contiene.
Conceptos Fundamentales
Presión
La presión es la fuerza que ejerce un fluido por unidad de superficie. Se define como la fuerza aplicada perpendicularmente a una superficie, dividida entre el área de dicha superficie.
Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.
Peso Aparente
El peso aparente (Pa) de un cuerpo sumergido en un fluido es la diferencia entre su peso real y el empuje que recibe por parte del fluido.
Densidad
La densidad de un cuerpo es la relación entre su masa y el volumen que ocupa.
Principio de Pascal
El principio de Pascal establece que toda variación de presión en un punto de un fluido en reposo se transmite integralmente a todos los puntos del mismo.
El Experimento de Torricelli
Evangelista Torricelli realizó un experimento que demostró la existencia de la presión atmosférica. Llenó un tubo de vidrio de 1 metro de largo con mercurio, lo cerró por uno de los extremos y lo invirtió sobre un recipiente abierto que también contenía mercurio. La columna de mercurio descendió hasta alcanzar una altura de aproximadamente 76 cm (760 mm), permaneciendo estática a esa altura.
Torricelli razonó que la columna de mercurio no caía completamente debido a que la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del mercurio en el recipiente abierto se transmitía a través del fluido y era capaz de equilibrar la presión ejercida por el peso de la columna de mercurio. Este experimento permitió establecer una relación entre la presión atmosférica y la altura de una columna de fluido, en este caso, mercurio.
1 atm = 760 mm Hg = 101.325 Pa = 1.0 kgf/cm2
Fórmulas
A continuación, se presentan algunas fórmulas importantes en hidrostática:
- Presión: P = F/A (donde P es la presión, F es la fuerza y A es el área)
- Densidad: D = M/V (donde D es la densidad, M es la masa y V es el volumen)
- Peso aparente: Pa = Peso real – Empuje
- Empuje: E = Dfluido x Vdesalojado x g (donde E es el empuje, Dfluido es la densidad del fluido, Vdesalojado es el volumen del fluido desalojado y g es la aceleración debido a la gravedad)
- Presión hidrostática: Ph = Dfluido x g x h (donde Ph es la presión hidrostática, Dfluido es la densidad del fluido, g es la aceleración debido a la gravedad y h es la profundidad)