Conceptes Clau de la Hidrostàtica: Densitat, Pressió i Principis Físics

Conceptes Fonamentals de la Hidrostàtica

Densitat Específica

La densitat específica d'un cos és la massa per unitat de volum.

Densitat Relativa

La densitat relativa és una magnitud adimensional. És la relació entre la densitat del cos i la densitat de l'aigua.

Blaise Pascal i la Pressió

Blaise Pascal va ser un matemàtic i físic francès que va realitzar nombrosos experiments relatius a la pressió atmosfèrica i sobre la transmissió de la pressió d'un líquid incompressible. La pressió representa els efectes que provoca una força que actua sobre una superfície.

Pressió Hidrostàtica

La hidrostàtica és la part de la hidràulica i de la mecànica de fluids que estudia el comportament mecànic dels líquids i de molts gasos quan es troben en equilibri estàtic. Si està en equilibri, la resultant de totes les forces que actuen sobre el fluid serà zero. En un fluid en repòs, tots els punts que tenen la mateixa pressió estan en un mateix pla horitzontal.

Pressió Atmosfèrica

És la pressió present en l'aire que ens envolta i que respirem, a la qual tots nosaltres estem sotmesos. Torricelli va agafar un tub de vidre ple de mercuri i obert només per un extrem, i el va dipositar invertit dins una cubeta plena també de mercuri. Llavors va observar que a la part superior del tub es formava el buit i a sota quedava una columna de mercuri de 760 mm d'alçada.

La pressió a la superfície lliure del líquid, que és l'exercida per l'atmosfera, ha de ser igual a la d'un punt situat al mateix nivell dins de la columna líquida.

Tipus de Pressions

• Les pressions absolutes es mesuren amb relació al zero absolut (buit total), que és la mínima pressió assolible.
• Les pressions relatives es mesuren amb relació a la pressió atmosfèrica.

Per mesurar les pressions relatives dels fluids s'utilitzen els manòmetres i els vacuòmetres.

Principi de Pascal

El Principi de Pascal diu que la pressió exercida sobre un punt d'un fluid incompressible i en repòs es transmet íntegrament en totes les direccions. Joseph Bramah va dissenyar una premsa hidràulica. Si tenim dos cilindres de diferent diàmetre a la mateixa pressió, en aplicar una força F1 sobre l'èmbol de menor secció exercirem una força F2 més gran sobre l'èmbol de major secció.

Principi d'Arquimedes

Un cos que està submergit dins un fluid està sotmès a una pressió que actua sobre ell en tots sentits i direccions. També està sotmès a una força ascensional que s'oposa a la gravitatòria a causa de les pressions que actuen sobre el cos. Tot cos totalment o parcialment immers en un fluid experimenta una força ascensional igual al pes del fluid que desplaça.

Flotabilitat

Si considerem un cos immers totalment en un fluid, es pot comprovar que si la densitat del fluid és la mateixa que la del cos, el cos es troba en equilibri dins el fluid.

Forces Hidrostàtiques i Centre de Pressió

Una superfície plana vertical submergida dins un líquid està sotmesa a forces que són variables perquè són funció de la pressió que el líquid exerceix sobre la superfície, i aquesta varia amb la profunditat. Com que la pressió varia linealment, la variació de forces és també lineal.