Hidrostática e hidrodinámica: principios, leyes y ecuaciones básicas

Resumen

El documento presenta los fundamentos de la mecánica de fluidos, dividida en hidrostática, que estudia los líquidos en reposo, y en hidrodinámica, que estudia los fluidos en movimiento. Explica las características de los líquidos y magnitudes como densidad, peso específico, presión y presión hidrostática. También recoge el teorema fundamental de la hidrostática, el principio de Pascal, la prensa hidráulica, el caudal, la ecuación de continuidad y el teorema de Bernoulli.

Puntos clave

La hidrostática estudia las propiedades de los líquidos en estado de reposo y las leyes que las describen.
Los líquidos tienen volumen fijo, son incompresibles y elásticos, y solo se ven afectados por esfuerzos normales.
La densidad es la masa por unidad de volumen y el peso específico es el peso por unidad de volumen.
Según el teorema fundamental de la hidrostática, la diferencia de presiones entre dos puntos de un líquido en equilibrio es directamente proporcional a la diferencia de sus profundidades.
Según el principio de Pascal, una variación de presión en un punto de un líquido se transmite íntegramente a todos los demás puntos.
En un fluido incompresible en movimiento, el producto de la velocidad por la sección transversal del tubo es constante (ecuación de continuidad).

Ponte a prueba

Hidrostática

Es la rama de la mecánica de fluidos que se encarga de estudiar todas las propiedades que presentan los líquidos en estado de reposo, así como las leyes que las describen.

Características de los líquidos

Los líquidos y gases carecen de forma propia, pero en particular los líquidos se distinguen por poseer volumen fijo, dado que la distancia entre sus moléculas es muy pequeña y se mantiene constante, convirtiéndolos en incompresibles, elásticos y afectados solo por los esfuerzos normales.

Densidad: Magnitud física de tipo escalar que nos indica la masa de un cuerpo contenida en cada unidad de volumen.
Peso específico: Magnitud física escalar que nos indica el peso de un cuerpo en unidad de volumen.
Presión: Magnitud física de tipo tensorial que nos indica la cantidad de fuerza normal aplicada en cada unidad de área de la superficie afectada.
Presión hidrostática: Presión que ejerce un líquido debido a su peso en contra de todo punto contenido en su masa y en las paredes del recipiente que lo contiene.

Leyes fundamentales de la hidrostática

Teorema fundamental de la hidrostática: Dos puntos que se encuentran en una misma masa líquida en equilibrio tendrán una diferencia de presiones que será directamente proporcional a la diferencia de sus profundidades.
Principio de Pascal: Toda variación de presión en un punto de un líquido se transmite íntegramente y en toda dirección a todos los otros puntos del mismo.
Prensa hidráulica: Dispositivo hidromecánico ideado por Pascal que sirve principalmente para multiplicar las fuerzas, convirtiendo fuerzas pequeñas en grandes.

Hidrodinámica

Es el estudio de los fluidos en movimiento. Se dice que el movimiento es de régimen estacionario cuando la velocidad en un punto del espacio cualquiera no varía con el tiempo.

Caudal: El caudal o gasto de un líquido que circula por una tubería suele medirse por el volumen que atraviesa en una unidad de tiempo una sección recta determinada.
Ecuación de continuidad: En un fluido no compresible en movimiento, el producto de la velocidad por la sección transversal del tubo que lo contiene es siempre constante.
Teorema de Bernoulli: La energía mecánica en un fluido no compresible en movimiento se conserva.

Preguntas frecuentes

¿Qué estudia la hidrostática?

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las propiedades de los líquidos en estado de reposo y las leyes que las describen.

¿Qué dice el principio de Pascal?

Toda variación de presión en un punto de un líquido se transmite íntegramente y en toda dirección a todos los otros puntos del mismo. Este principio es la base de la prensa hidráulica.

¿Qué es el caudal?

El caudal o gasto de un líquido que circula por una tubería se mide por el volumen que atraviesa una sección recta determinada en una unidad de tiempo.