El documento presenta conceptos fundamentales de hidrostática, incluyendo la definición de presión, el principio de Pascal, la ley de Boyle para gases, y los principios de Arquímedes y de equilibrio de sólidos en fluidos. Explica aplicaciones como barómetros, manómetros y bombas de vacío.

1. X. MANUEL BESTEIRO ALONSO
Colexio Apostólico Mercedario
VERÍN

2. Hidrostática Fsica y Q ímica
í u
C o n c e p t o d e p r e s ió n º SO
4E
• El cuchillo cortará mejor cuanto más afilado esté, porque la fuerza ejercida se
concentra en un área menor
• El esquiador no se hunde en la nieve porque la fuerza ejercida se reparte
sobre un área mayor
• La presión ejercida por una fuerza F sobre una superficie S es igual al
cociente entre la intensidad de la fuerza y la superficie:
F
P=
S
• Su unidad en el S.I. es el pascal (Pa) ⇒ 1 Pa = 1 N/m2
Sus múltiplos son: 1 bar = 100 000 Pa ⇒ 1 mb = 100 Pa

3. Hidrostática Fsica y Q ímica
í u
E f e c t o d e la s f u e r z a s s o b r e º SO
4E
lo s f lu id o s
• Se denominan fluidos los cuerpos que pueden fluir; carecen de forma y
necesitan recipientes para contenerlos. Los líquidos y los gases son fluidos
• Cuando se aplica una fuerza sobre un fluido, éste disminuye de volumen. A
esta propiedad se denomina compresibilidad
Líquido Gas
Líquido Gas
Los líquidos son fluidos poco Los gases son fluidos muy
compresibles compresibles

4. Hidrostática Fsica y Q ímica
í u
P r in c ip io f u n d a m e n t a l d e la º SO
4E
e s t á t ic a d e f lu id o s
• La experiencia muestra que un líquido ejerce presión
sobre el fondo y las paredes del recipiente que lo
contiene
• El principio fundamental de la estática de fluidos
dice:la presión en un líquido a una profundidad h es
igual al producto de la profundidad h, de la densidad
d del líquido y de la aceleración de la gravedad g
P= d.g.h
Un líquido escapa por • La presión ejercida por el cilindro imaginario sobre
un orificio de la pared
la superficie S es:
del recipiente en
sentido perpendicular a p = P/S=m.g/S=d.V.g/S=d.S.h.g/S = d. g.h
la misma • El cilindro está en equilibrio y por tanto el líquido
ejerce sobre la base de éste una presión igual a la
ejercida por su peso
• La presión en un punto del líquido es directamente
proporcional a la profundidad
h
• La presión en un punto del líquido no depende de la
S forma del recipiente y se ejerce en todas las
direcciones

5. Hidrostática Fsica y Q ímica
í u
º SO
4E
Presión aplicada en un líquido. E l p r i n c i p i o d e P a s c a l
La presión ejercida en un punto de un líquido, se
transmite por él en todas las direcciones con la misma
intensidad

6. Hidrostática Fsica y Q ímica
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A p lic a c io n e s d e l p r in c ip io d e º SO
4E
Pasc al
Vasos comunicantes
Nivel freático
El nivel del líquido en
varios vasos
El nivel en dos tubos unidos por otro
Pozo comunicantes es el
de goma, es el mismo en cualquier
artesiano mismo cualquiera
posición
que sea la forma de
Sistemas hidráulicos cada uno
→ Depósito de líquido
→
F1 F2 de frenos
F1 F2
=
S1 S1 S2
S2 Pedal de
freno
Pistón
Prensa Frenos
hidráulica hidráulicos

7. Hidrostática Fsica y Q ímica
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º SO
6 L a p r e s ió n a t m o s f é r ic a 4E
• Para comprobar que el aire pesa, se puede
comparar el peso de un recipiente lleno de aire
con su peso cuando se ha hecho el vacío en su
interior
• Se denomina presión atmosférica la fuerza por
unidad de superficie ejercida por la atmósfera
Un recipiente con aire pesa sobre los cuerpos situados en su interior
más que otro igual en el que se
• Torricelli mostró que la presión atmosférica
ha hecho el vacío
equilibra una columna de 76 cm de Hg de 1
cm2 de sección
Presión • La masa de la columna es:
atmosférica
M = V. dHg = 7,6. 10-5 . 13600 = 1,0336 kg
76 cm
• Su peso es: p = m. g = 1,036 . 9,8 = 10,13 N
• La presión ejercida sobre la sección es:
La experiencia de Torricelli: la
P 10,13
presión del aire no deja caer la p= = −4
= 101 300 Pa
columna de mercurio S 10

8. Hidrostática Fsica y Q ímica
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B a ró me tro s º SO
4E
• Son aparatos que miden la presión atmosférica
• Los más utilizados son los barómetros metálicos que constan
de una caja metálica en cuyo interior se ha hecho el vacío
• La presión atmosférica deforma la caja, midiendo la deformación
con una aguja acoplada a la caja y una escala graduada
Interior de un barómetro
Barómetro metálico metálico
• Los barómetros de mercurio o de Torricelli, constan de un tubo de
vidrio lleno de mercurio sobre una cubeta con el mismo líquido
• La altura alcanzada indica el valor de la presión atmosférica Barómetro de
mercurio

9. Hidrostática Fsica y Q ímica
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C o m p r e s ib ilid a d d e lo s º SO
4E
g a s e s . L e y d e B o y le
• Los gases se pueden comprimir cuando se ejerce sobre ellos una presión
P
P1 • La experiencia demuestra que el volumen
de un gas es inversamente proporcional a
la presión ejercida sobre él, siempre que
la temperatura permanezca constante
P2 • La gráfica p – V correspondiente a un
gas, es una hipérbola
V1 V2 V
La ley de Boyle dice: En una gas, el producto de la presión por
el volumen se mantiene constante si la temperatura
permanece constante

10. Hidrostática Fsica y Q ímica
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Principio de Pascal para gases º SO
4E
Si en un gas se duplica la La presión ejercida en un punto de un gas
presión, el volumen se reduce a se transmite por él en todas las direcciones
la mitad con la misma intensidad

11. Hidrostática Fsica y Q ímica
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B o m b a s d e v a c ío º SO
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Gas Válvula
Válvula
• Permiten extraer el gas encerrado en una vasija
• Constan de un recipiente con dos válvulas y un émbolo y la bomba se
conecta al recipiente que contiene el gas que se quiere extraer
• Al subir el émbolo se cierra la válvula externa y se produce el paso de gas del
recipiente a la bomba a través de la válvula interna; al bajar el émbolo se
cierra esta válvula y se abre la externa que comunica directamente con el
ambiente

12. Hidrostática Fsica y Q ímica
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M a nó me tro s º SO
4E
• Los manómetros son aparatos que miden la presión del gas encerrado en un
recipiente
Presión
atmosférica
Gas
Gas
Gas
h
Manómetro de líquido Manómetro metálico Manómetro de líquido cerrado
o de aire comprimido
• Los manómetros de líquido constan de un tubo en U con un líquido con una de sus
ramas conectadas al recipiente. La presión del gas equilibra la presión en la otra rama
pgas = plíquido + patm ⇒ pgas = d. g. h + patm
• Los manómetros metálicos aprovechan la elasticidad de los metales y constan de un
tubo metálico en espiral que puede conectarse con el recipiente que contiene el gas,
deformando el tubo cuando el gas penetra en él é indicándola en una escala graduada

13. Hidrostática Fsica y Q ímica
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F u e r z a d e e m p u je e n f lu id o s º SO
4E
→
E
→
m. g
Sobre un cuerpo sumergido en un Empuje sobre un cuerpo
fluido actúa una fuerza de empuje sumergido
vertical hacia arriba
• La experiencia muestra que los cuerpos sumergidos en agua o en otro líquido
experimentan una fuerza de empuje de dirección vertical y sentido hacia
arriba
• Al suspender un cuerpo de un dinamómetro, el peso medido por el aparato es
menor cuando el cuerpo está sumergido

14. Hidrostática Fsica y Q ímica
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E l p r in c ip io d e A r q u ím e d e s º SO
4E
→
→
v . df . g v . df . g
V
V
→
→
v . df . g m. g
El volumen V de un Sobre el cuerpo de
fluido está en equilibrio volumen V actúan su
peso y el empuje
• El peso del fluido es: P = mf . g = V. df .
g
• El empuje sobre el cuerpo sumergido es es: E = V. df . g
Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje
igual al peso del volumen de fluido que desaloja

15. Hidrostática Fsica y Q ímica
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E q u ilib r io d e s ó lid o s e n º SO
4E
f lu id o s
• Un sólido sumergido en un fluido está sometido a dos fuerzas: el peso hacia
abajo y el empuje hacia arriba
P=E
P<E P>E
El cuerpo está en
El cuerpo flota equilibrio en cualquier El cuerpo se hunde
punto del fluido
Peso aparente = P real- Empuje

16. Hidrostática Fsica y Q ímica
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A p lic a c io n e s d e l p r in c ip io d e º SO
4E
A r q u ím e d e s ( I)
• La navegación se basa en el principio de Arquímedes
• Un barco flota porque hay equilibrio entre su peso y el empuje debido a la
cantidad de agua que desaloja la parte sumergida
• Los submarinos disponen de sistemas para aumentar o disminuir el peso
mediante el llenado o vaciado de tanques de agua
Dirigible Globo Barco
aerostático
• Los aeróstatos son aparatos llenos de gas más ligero que el aire; el empuje del
aire sobre ellos es mayor que su peso

17. Hidrostática Fsica y Q ímica
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A p lic a c io n e s d e l p r in c ip io d e º SO
4E
A r q u ím e d e s ( II)
• Un areómetro es un recipiente cerrado,
alargado y lastrado que lleva una
escala graduada
• Al sumergirlo en un líquido, su peso
queda equilibrado por el empuje
• La parte de areómetro que sobresale
depende del tipo de líquido utilizado
• Se puede medir directamente la
densidad del líquido en la escala
Areómetro