Principios Fundamentales de la Hidrostática: Conceptos Clave de la Física de Fluidos
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Teorema General de la Hidrostática
La diferencia de presión entre dos puntos de una masa líquida en equilibrio es igual al producto del peso específico del líquido por la diferencia de nivel entre ambos puntos.
Presión sobre Paredes y Fondo en Recipientes
Las presiones ejercidas por un líquido sobre las paredes y el fondo del recipiente que lo contiene son siempre perpendiculares a la superficie.
Paradoja Hidrostática
La presión ejercida en el fondo del recipiente depende del peso específico y de la altura del líquido, siendo independiente de la forma del recipiente y de la cantidad de líquido contenido en él.
Presión de Abajo Hacia Arriba
La presión se ejerce en todas las direcciones en cada punto; la presión hacia arriba es igual a la presión hacia abajo.
Vasos Comunicantes
Varios recipientes con formas diferentes conectados entre sí por su parte inferior conforman un sistema de vasos comunicantes.
Vasos Comunicantes con un Solo Líquido
Con un solo líquido, este alcanza el mismo nivel en todas las ramas, pues la superficie está sometida a la misma presión (atmosférica) y todos los puntos que están a igual nivel tienen la misma presión.
Vasos Comunicantes con Dos Líquidos Distintos
En los vasos comunicantes con dos líquidos distintos, no miscibles y de diferente densidad, se observan comportamientos específicos.
Principio de Pascal
La presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido en equilibrio se transmite íntegramente y en todas las direcciones a todos los puntos de la masa líquida.
Prensa Hidráulica
Es un dispositivo para obtener fuerzas mayores basado en el Principio de Pascal. Consta de un recipiente en forma de U, un vaso comunicante de dos ramas que poseen distinta sección y que contienen en su interior un líquido. En los extremos superiores de las ramas hay dos pistones.
La idea es aplicar una fuerza pequeña en una superficie pequeña para obtener en una superficie (por ejemplo, 10 veces mayor) una fuerza 10 veces mayor también.
Principio de Arquímedes
Todo cuerpo que se sumerge en un líquido experimenta un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado o desplazado.
Peso Aparente
Al sumergirse el cuerpo en un líquido, recibe un empuje de abajo hacia arriba, lo que produce que el cuerpo tenga un peso aparente menor a su peso debido a ese empuje.
Cuerpos Flotantes
Al sumergir totalmente un cuerpo en un líquido, puede ocurrir que el empuje que recibe dicho cuerpo sea menor, igual o mayor que su peso:
- Si el empuje que recibe el cuerpo al sumergirse totalmente es menor que su peso, el cuerpo se hunde hasta el fondo.
- Si el empuje es igual a su peso, el objeto flota en el seno de la masa líquida.
- Si el empuje que recibiera al sumergirse completamente fuera mayor a su peso, entonces flota en la superficie del líquido, sumergiéndose la porción del cuerpo que hace que se equilibren peso y empuje.