Principios Fundamentales de la Hidrostática y la Hidrodinámica

Principios Fundamentales de la Mecánica de Fluidos

1. Principio de Pascal

El físico francés Blaise Pascal estableció que un líquido produce una presión hidrostática debido a su peso. Sin embargo, si el líquido se encierra herméticamente dentro de un recipiente, puede aplicársele una presión adicional utilizando un émbolo. Dicha presión se transmitirá íntegramente a todos los puntos del líquido, lo cual se explica recordando que todos los líquidos, a diferencia de los gases y sólidos, son prácticamente incompresibles.

“Toda presión que se ejerce sobre un líquido encerrado en un recipiente se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente que lo contiene”.

Una de sus aplicaciones principales es la prensa hidráulica.

2. Principio de Arquímedes

El sabio griego Arquímedes destacó por sus investigaciones sobre el uso de las palancas, la geometría plana y del espacio, y su teoría sobre los números. Su principio describe el empuje que reciben los cuerpos al ser introducidos en un líquido:

“Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado”.

3. Teorema de Bernoulli

El físico suizo Daniel Bernoulli demostró que un líquido, tanto en el punto 1 como en el 2, posee tres tipos de energía:

• Energía cinética: debido a la velocidad y a la masa del líquido.
• Energía potencial: debido a la altura (h) del líquido respecto a un punto de referencia.
• Energía de presión: originada por la presión que las moléculas del líquido ejercen entre sí, por lo cual el trabajo realizado para el desplazamiento de las moléculas es igual a la energía de presión.

Con esto se comprueba la ley de conservación de la energía:

“En un líquido cuyo flujo es estacionario, la suma de las energías cinética, potencial y de presión, que tiene el líquido en un punto, es igual a la suma de estas energías en otro punto cualquiera”.

4. Teorema de Torricelli

Evangelista Torricelli, discípulo de Galileo, desarrolló este teorema como una aplicación de Bernoulli. Estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente a través de un pequeño orificio bajo la acción de la gravedad, permitiendo calcular el caudal de salida.

“La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio”.

A partir de este principio, es posible calcular la velocidad de salida de un líquido por un orificio.