LABERINTOS DE DISCIPLINAS DEL PENTATLÓN OLÍMPICO MODERNO. Por JAVIER SOLIS NO...
La hidrostática
1. Fluidos en reposo.
Es la parte de la física que estudia la mecánica de los fluidos; su estudio es
importante porque nos permite analizar las leyes que rigen el movimiento de los
líquidos y las técnicas para el mejor aprovechamiento de las aguas. También,
mediante el cálculo matemático, el diseño de modelos a pequeña escala y la
experimentación con ellos, determina las características de construcción que
deben tener presas, puertos, canales, tuberías y máquinas hidráulicas como el
gato y la prensa.
Se divide en dos partes: La hidrostática es la parte de la física que tiene por
objetivo estudiar las propiedades de los fluidos en reposo. Se fundamenta en
leyes y principios como el de Arquímedes, de Pascal y la paradoja hidrostática
de Stevin, mismos que contribuyen a cuantificar las presiones ejercidas por los
fluidos y al estudio de sus características generales.
Densidad
La densidad r de una sustancia, también llamada masa específica, es una propiedad
característica o intensiva de la materia y expresa la masa contenida de dicha sustancia
en la unidad de volumen. Su valor se determina dividiendo la masa de la sustancia entre
el volumen que ocupa:
𝝆 =
𝒎𝒂𝒔𝒂
𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏
𝝆 =
𝒎
𝑽
Es decir: En el Sistema Internacional, las unidades de densidad son kg/m3
Gravedad específica
La gravedad específica, también es conocida como densidad relativa.
La densidad relativa de una sustancia es la relación entre la densidad de la sustancia y
la densidad de otra sustancia que se toma como patrón. Normalmente se toma como
patrón la densidad del agua a 4°C, que tiene el mismo valor que la densidad absoluta
en el sistema CGS (absoluto).
𝝆 𝒓 =
𝝆 𝒔
𝝆 𝒂𝒈𝒖𝒂
De donde:
𝜌𝑟= densidad relativa
𝜌𝑠 = densidad de la sustancia
Comola densidad relativa es adimensional, tiene el mismovalor para todos los sistemas
de unidades.
2. Presión
La presión indica la relación entre la magnitud de una fuerza aplicada y el área sobre la
cual actúa. En cualquier caso en que exista presión, una fuerza actuará en forma
perpendicular sobre una superficie. Matemáticamente la presión se expresa por:
𝑷 =
𝑭
𝑨
Donde: P = Presión en N/m2
= pascal (Pa)
F = Magnitud de la fuerza perpendicular a la superficie en Newtons (N).
A = Área o superficie sobre la que actúa la fuerza en metros cuadrados (m2)
En conclusión, la presión es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza e
inversamente proporcional al área sobre la que actúa dicha magnitud de la fuerza.
Presión hidrostática
La presión hidrostática es aquella que origina todo líquido en todos los puntos del líquido
y las paredes del recipiente que lo contiene. Esto se debe a la fuerza que el peso de las
moléculas ejerce sobre un área determinada. La presión aumenta conforme sea mayor
la profundidad, y sólo es nula en la superficie libre del líquido.
𝑷 = 𝝆𝒈𝒉
Donde: P = Presión hidrostática en N/m2
= pascal (Pa)
𝝆 = Densidad del líquido en kg/m3
g= Magnitud de la aceleración de la gravedad, igual a 9.8 m/s2
h = Altura de la superficie libre al punto en metros (m)
.
Presión atmosférica
La Tierra está rodeada por una capa de aire llamada atmósfera. El aire, que es una
mezcla20% de oxígeno, 79% de nitrógeno y 1% de gases raros, debido a supeso ejerce
una presión sobre todos los objetos o cuerpos físicos que están en contacto con él, la
cual es llamada presión atmosférica.Se ejerce sobre todos los cuerpos inmersos en ella
y varía con la altura y con las condiciones climáticas.
1 𝑎𝑡𝑚ó𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 ( 𝑎𝑡𝑚) = 1.013 × 105 𝑃𝑎
1 𝑎𝑡𝑚 = 760 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 760 𝑡𝑜𝑟𝑟
1 𝑎𝑡𝑚 = 1.033
𝑘𝑔
𝑐𝑚2
1 𝑎𝑡𝑚 = 14.7 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔2
1 𝑡𝑜𝑟𝑟 = 133.32 𝑃𝑎 = 1𝑚𝑚𝐻𝑔
3. Para determinar la densidad de un trozo de oro, se midió su masa y se encontró un valor igual que
0.05 kg; al medir su volumen éste fue de 2.587 x 10-6
m3
. Calcular la densidad.
Datos Fórmula
m = 0.05 kg
𝜌 =
𝑚
𝑉
V = 2.587 x 10-6
m3
𝜌 =
0.05 𝑘𝑔
2.587 x 10−6 𝑚3
𝜌 = 19327.40626
𝑘𝑔
𝑚3
Calcula la magnitud de la fuerza que debe aplicarse sobre un área de 0.3 𝒎 𝟐 para
que exista una presión de 420 Pa.
Solución:
Datos
F = ? 𝑃 =
𝐹
𝐴
∴ 𝐹 = 𝑃𝐴
A = 0.3 𝑚2 𝑃 = 420
𝑁
𝑚2
𝑥 0.3 𝑚2 = 126 𝑁
P = 420 N/𝑚2
Calcula la presión hidrostática en el fondo de una alberca de 5 m de
profundidad, si la densidad del agua es de 1000 kg/m3.
Solución:
Datos
𝑃ℎ = ? 𝑃 = 𝜌𝑔ℎ
h = 0.3 𝑚2 𝑃 = 1000
𝑘𝑔
𝑚3
𝑥 9.8
𝑚
𝑠2
𝑥 5 𝑚
