La estática de fluidos estudia cómo se comportan los fluidos cuando no hay movimiento entre sus partículas. La presión de los fluidos puede medirse con un manómetro y depende de factores como la profundidad. Los principios de Arquímedes explican que un cuerpo sumergido experimenta un empuje igual al peso del volumen de fluido desplazado, y la estabilidad depende de la posición del centro de gravedad y centro de flotación.

1. Alumna: Dayana Giménez
CI:24.614.250

2. ¿Que es la estática de fluidos?
Es la parte de la física que trabaja con los fluidos sin
movimiento, o más concretamente, estudia cómo se comportan los
fluidos cuando no hay movimiento relativo entre sus partículas.

3. Medición de la
presión de los
fluidos
El manómetro es un instrumento que se usa para medir la presión
de un gas encerrada en él.

4. Los líquidos son prácticamente incompresibles, mientras los gases
son altamente compresibles.
Para su estudio en reposo, los líquidos y los gases generalmente
deben encontrarse confinados adoptando la forma del recipiente que los
contiene. Es así que su estudio se presenta en términos de densidad, peso
específico, volumen y presión.

5. Tanto la presión absoluta ( Pabs ) como la presión manométrica ( Pm )
cambian linealmente con la profundidad ( h ) en los líquidos.
La presión de los
fluidos
puede ser
Absoluta Manométrica
Se tiene una presión referida a la
presión cero en el vacío.
La presión manométrica que se obtiene
directamente de un manómetro, indica la
diferencia entre la presión de un punto
determinado del fluido y la presión
atmosférica.

6. 6. Introduzca los datos
conocidos y despeje para la
presión deseada.
1. Comience a partir de un
extremo del manómetro y
exprese la presión de forma
simbólica. Si un extremo se
encuentra abierto, la presión
es atmosférica, y se toma
como la presión manométrica
cero.
2. Sume términos que
representen los cambios
de presión, con ΔP = γh.
Para esto se procede
desde el punto inicial e
incluyendo cada columna
de cada fluido por
separado
3. Cuando el movimiento de
un punto a otro es hacia abajo
(↓), la presión se incrementa
y se suma el valor de ΔP. A la
inversa, cuando el movimiento
de un punto a otro es hacia
arriba (↑) la presión
disminuye y se resta a ΔP.
4. Este procedimiento se continúa
hasta alcanzar el otro punto
extremo. El resultado es una
expresión para la presión en ese
punto extremo. Iguale esta
expresión con el símbolo para la
presión en el punto final, lo que
da a la ecuación completa para el
manómetro.
5. Resuelva la ecuación
en forma algebraica para
la presión deseada en un
punto dado o la
diferencia de presión
entre dos puntos de
interés.

7. Considérese un cuerpo en forma de paralelepípedo, las longitudes de cuyas aristas valen a.
b y e metros, siendo e la correspondiente a la arista vertical. Dado que las fuerzas laterales se
compensan mutuamente, sólo se considerarán las fuerzas sobre las caras horizontales. La fuerza F
sobre la cara superior estará dirigida hacia abajo y de acuerdo con la ecuación fundamental de la
hidrostática su magnitud se podrá escribircomo:
Empuje hidrostático: Principio de Arquímedes.
Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta un empuje
vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de líquido desalojado.
La fuerza F sobre la cara superior estará dirigida hacia arriba y , como en el caso
anterior, su magnitud será dada por:

8. Como vemos, la fuerza de empuje tiene su origen en la diferencia de
presión entre la parte superior y la parte inferior del cuerpo sumergida en el fluido.

9. De acuerdo con el principio de Arquímedes, para que un cuerpo sumergido
en un líquido esté en equilibrio, la fuerza de empuje E y el peso P han de ser iguales
en magnitudes y, además, han de aplicarse en el mismo punto. En, tal caso la fuerza
resultante R es cero y también es el momento M, con la cual se dan las das
condiciones de equilibrio.
Equilibrio de los cuerpos sumergidos

10. La condición E = P equivale de hecho a que las densidades del cuerpo
y del líquido sean iguales. En tal caso el equilibrio del cuerpo sumergido es
indiferente. Si el cuerpo no es homogéneo, el centro de gravedad no coincide
con el centro geométrico, que es el punto en donde se puede considerar que es
aplicada la fuerza de empuje. Ello significa que las fuerzas E Y P forman un par
que hará girar el cuerpo hasta que ambas estén alineadas.

11. Equilibrio de los cuerpos flotantes
Cuanto mayor sea el momento M del par,
mayor será la estabilidad del navío, es decir, la
capacidad para recuperar la verticalidad. Ello se
consigue diseñando convenientemente el casco y
repartiendo la carga de modo que rebaje la posición
del centro de gravedad, con la que se consigue
aumentar el brazo del par. Que es precisamente el
valor del empuje predicho por Arquímedes en su
principio.
Si un cuerpo sumergido sale a flote es porque el empuje predomina sobre el peso
( E > P ). En el equilibrio ambas fuerzas aplicadas sobre puntos diferentes estarán alineadas; tal es
el caso de las embarcaciones en aguas tranquilas, por ejemplo. Si por efecto de una fuerza lateral,
como la producida por un golpe del mar, el eje vertical del navío se inclinara hacia un lado,
apareceráun par de fuerzas que harán oscilar el barco de un lado a otro

12. Resulta evidente que cada vez que un cuerpo se sumerge en un líquido es
empujado de alguna manera por el fluido. A veces esa fuerza es capaz de sacarlo a flote y
otras sólo logra provocar una aparente pérdida de peso. Sabemos que la presión
hidrostática aumenta con la profundidad y conocemos también que se manifiesta
mediante fuerzas perpendiculares a las superficies sólidas que contacta.
Esas fuerzas no sólo se ejercen sobre las paredes del contenedor del líquido sino
también sobre las paredes de cualquier cuerpo sumergido en él.

13. Materiales para flotabilidad
Es frecuente que el diseño de cuerpos que floten requieren el uso de materiales
ligeros que ofrezcan un grado elevado de flotabilidad. Además, cuando un objeto
relativamente pesado debe moverse mientras se encuentra sumergido en un fluido, no es raro
que sea deseable agregar flotabilidad para facilitar el desplazamiento. Es común que el
material para la flotabilidad tenga las propiedadessiguientes:
• Peso especifico y densidad bajos.
• Poca o ninguna tendencia a absorber el fluido.
• Compatibilidad con el fluido en que operará.
• Capacidad de adoptar formas apropiadas.
• Capacidad de soportar las presiones del fluido a
que estará sujeto.
• Resistencia a la abrasión y tolerancia a los
daños.
• Apariencia atractiva.

14. Un cuerpo en un fluido, ya sea que flote o este sumergido, experimenta una fuerza
hacia arriba igual al peso del fluido que desplaza.
La fuera de flotación actúa en dirección vertical hacia arriba a través del
centroide del volumen desplazado, y se define en forma matemática por medio del
principio de Arquímedes, como sigue:
Cuando un cuerpo flota libremente desplaza el volumen suficiente de fluido para
balancear su propio peso.

15. Estabilidad de cuerpos sumergidos por completo
La condición de estabilidad para los cuerpos sumergidos por completo en un fluido es
que su centro de gravedad este por debajo de su centro de flotabilidad.
El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen desplazado de fluido, y
es a través de dicho punto que la fuerza de flotación actúa en dirección vertical. El peso del cuerpo actúa
verticalmente hacia abajo a través del centro de gravedad.

16. Estabilidad de cuerpos flotantes
Un cuerpo flotante es estable si su centro de gravedad está por debajo del metacentro.
Se define metacentro como la intersección del eje vertical de un cuerpo
cuando está en su posición de equilibrio, con una línea vertical que pasa a través
de la posición nueva del centro de flotación cuando el cuerpo gira levemente.

17. Es posible determinar el forma analítica si un cuerpo flotante es estable, cuando
calculamos la localización de su metacentro. La distancia al metacentro a partir
del centro de flotación es conocida como MB, y se calcula con la ecuación
Resumen de las condiciones para la estabilidad de los cuerpos:
• Los cuerpo sumergidos por completo son estables si el centro de gravedad queda
debajo del centro de flotación.
• Los cuerpos flotantes son estables si el centro de gravedad está debajo del
metacentro.

18. En física, la dinámica de fluidos es una
sub-disciplina de la mecánica de fluidos
que se ocupa de flujo de fluido, la ciencia
natural de los fluidos en movimiento.

19. Principio y ecuación de Bernoulli
El principio de Bernoulli dice que la suma de energías potencial y
cinética, en los varios puntos del sistema, es constante, si el flujo sea constante.
Cuando el diámetro de un tubo se modifica, la velocidad también se modifica.
La energía cinética aumenta o
disminuye. En tanto, la energía no
puede ser creada ni tampoco destruida.
Enseguida, el cambio en la energía
cinética necesita ser compensado por la
reducción o aumento de la presión.

20. El uso de un
Venturi en el carburador de
un automóvil es un ejemplo
del principio de Bernoulli.
En el pasaje de aire a través
de la restricción la presión
se disminuye. Esa reducción
de presión permite que la
gasolina fluya, se vaporice
y se mezcle con el aire.

21. a) Flujo estable.
b) Flujo incompresible.
c) Flujo sin fricción.
d) Flujo a lo largo de una línea de corriente.
La ecuación de Bernoulli es eficaz y útil porque relaciona los cambios de
presión con los cambios en la velocidad y la altura a lo largo de una línea de
corriente. Para poder aplicarse, el flujo debe cumplir con las siguientes
restricciones: