Estática de fluidos
Equilibrio estático de fluidos, ley fundamental de la hidrostática y principio de Pascal.
Idea general del tema
La estática de fluidos estudia los fluidos en reposo. Sin movimiento no hay esfuerzos cortantes, y la única fuerza que el fluido ejerce sobre una superficie es normal, producida por la presión. La presión aumenta con la profundidad porque cada capa soporta el peso de las que tiene encima.
El tema deduce la presión hidrostática y la ecuación fundamental, que da la variación de la presión con la profundidad, y de ella obtiene los principios de Pascal y de Arquímedes, que explican las prensas hidráulicas y la flotación.
Qué vas a comprender de verdad
Al terminar sabrás calcular la presión a una profundidad dada, la fuerza sobre paredes y compuertas, la transmisión de presión en una prensa y el empuje sobre un cuerpo sumergido.
También sabrás decidir si un cuerpo flota o se hunde comparando densidades.
Ruta didáctica recomendada
- Presión hidrostática: presión debida al peso del fluido y su relación con la profundidad.
- Principio fundamental de la hidrostática: ecuación fundamental, p = p₀ + ρgh, y sus hipótesis.
- Principio de Pascal: transmisión de la presión en un fluido encerrado.
- Principio de Arquímedes: empuje sobre un cuerpo sumergido igual al peso del fluido desplazado.
- Aplicaciones: manómetros, vasos comunicantes y flotación.
Criterio físico que debes adquirir
El criterio esencial es que la presión depende de la profundidad, no de la forma del recipiente ni de la cantidad total de fluido. El empuje se calcula con el volumen sumergido y la densidad del fluido, no del cuerpo, y un cuerpo flota en equilibrio cuando su peso iguala al empuje.
Conexión con problemas reales
- presas, depósitos y compuertas.
- prensas y frenos hidráulicos.
- barcos, submarinos y globos.
- manómetros y medidas de presión.
Objetivo final del tema
El objetivo final es resolver cualquier problema de fluidos en reposo, calcular presiones, fuerzas y empujes y explicar la flotación con rigor.
Temas de esta sección
- Presión hidrostática
Variación de la presión en fluidos en reposo en función de la profundidad, densidad y gravedad.
- Principio fundamental de la hidrostática
Relación entre la presión y la cota vertical en un fluido en reposo. Teoría, fórmulas, ejemplos resueltos y gráficas interactivas.
- Principio de Pascal
Transmisión de presión en fluidos confinados. Teoría, fórmulas, ejemplos resueltos y gráficas interactivas.
- Principio de Arquímedes
Fuerza de empuje hidrostático sobre cuerpos sumergidos y condiciones de flotabilidad y equilibrio.
- Aplicaciones (Estática de fluidos)
Manómetros, prensas hidráulicas, vasos comunicantes y estabilidad de cuerpos flotantes.