Este documento presenta un resumen de varios temas relacionados con la mecánica de fluidos, incluyendo la estática de fluidos, dinámica de fluidos, cinemática, principio de Arquímedes, principio de Pascal, tensión superficial y definiciones fundamentales como fluido, presión y densidad. Explica conceptos clave como cómo la presión de un fluido depende de la profundidad y se transmite en todas direcciones, y cómo la tensión superficial causa fenómenos como la capilaridad.

1. UNIDAD N° 3
TEMAS:
• ESTATICA DE LOS FLUIDOS
• TENSION SUPERFICIAL
• PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES
• PRINCIPIO DE PASCAL

2. •Estática de Fluidos
• Es el estudio de la mecánica de fluidos en reposo, es decir,
trata a los fluidos en el estado de equilibrio sin esfuerzo
cortante.
•Dinámica de Fluidos
• Es el estudio de la mecánica de fluidos que trata de las
relaciones entre velocidades y aceleraciones y las fuerzas
ejercidas por o sobre fluidos en movimiento.
•Cinemática
• Es el estudio de la mecánica de fluidos que trata de las
velocidades y las lineas de corriente sin considerar
fuerzas y energías.
MECÁNICA DE FLUIDOS

3. DEFINICIÓN DE FLUIDO
Se entiende por fluido un estado de la materia en el que la
forma de los cuerpos no es constante, sino que se adapta a la
del recipiente que los contiene.
Los líquidos y los
gases corresponden a
dos tipos diferentes de
fluidos.
Los líquidos tienen un volumen constante que no puede
modificarse apreciablemente por compresión. Se dice por
ello que son fluidos incompresibles.
Los gases no tienen un volumen propio, ocupan totalmente el del
recipiente que los contiene; son fluidos compresibles porque, a
diferencia de los líquidos, sí pueden ser comprimidos.
Fuente de la imagen:
https://democrito.info/2008/08/01/los-solidos-los-liquidos-y-los-gases-nivel-inicial/

4. RELACIÓN ENTRE MASA Y VOLUMEN
EN LOS FLUIDOS
La constante de
proporcionalidad se
conoce como
densidad r
La densidad r de una
sustancia es la masa por
unidad de volumen de
dicha sustancia
Su unidad en el SI es kg/m3
Peso Específico (pe): Se define
como el cociente entre el peso P de
un cuerpo y su volumenV
La masa y el volumen están directamente relacionados

5. FLUIDOS. Densidad
La densidad del
agua a 4ºC es
1000 kg/m3 [1
kg/l] [1 g/cm3]
La densidad del
aire a 15ºC y 1
atm de presión
es 1.225 kg/m3
dV
dm

r
Temp
(°C)
Densidad
AGUA
(g/cm3)
30 0.9957
20 0.9982
10 0.9997
4 1.0000
0 0.9998
−10 0.9982
−20 0.9935
−30 0.9839
T ºC
Aire ρ
kg/m3
-25 1.423
-20 1.395
-15 1.368
-10 1.342
-5 1.316
0 1.293
5 1.269
10 1.247
15 1.225
20 1.204
25 1.184
30 1.164
35 1.146
Material
Densidad
(g/cm3)
Liquidos
Agua at 4 C 1.00
Agua a 20 C 0.998
Gasolina 0.70
Mercurio 13.6
Leche 1.03
Solidos
Magnesio 1.7
Aluminio 2.7
Cobre 8.3-9.0
Oro 19.3
Hierro 7.8
Plomo 11.3
Platino 21.4
Uranio 18.7
Osmio 22.5
Hielo a 0 C 0.92
Gases
Material
Densidad
(g/cm3)
Aire 0.001293
Carbon
dioxido 0.001977
Carbon
monoxido 0.00125
Hydrogeno 0.00009
Helio 0.000178
Nitrogeno 0.00125

6. DEFINICIÓN DE PRESIÓN
Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo deformable, los
efectos que provoca dependen de cómo esta fuerza se reparte
sobre la superficie del cuerpo.
Un golpe de martillo sobre un clavo bien afilado hace que
penetre mas de lo que lo haría otro clavo sin punta.
dA
dF
A
F
P 

Pa
m
N
P 
 2

 PdA
F
Fuente de la imagen: http://www.dreamstime.com

7. DIFERENCIA ENTRE FUERZA EN SÓLIDOS
Y PRESIÓN SOBRE UN FLUIDO
“Un liquido transmite la
PRESIÓN que se ejerce
sobre él en todas
direcciones”
En cambio: “Un sólido
transmite Fuerzas
manteniendo
dirección y sentido”

8. La medida de la presión. Unidades
Ejercicio: La presión recomendada en un tipo de
neumáticos es is 2.5 bar. ¿Cual es la presión
absoluta si la presión atmosférica local es is 933
mbar?
101325 Pa [Pascal]
1 atm [atmosfera]
1.01325 bar
760 mmHg [millimetro de mercurio]
10.34 mH2O [metro de agua]
1.0332 kgf/cm2
bar = 100 kPa
mbar [milibar]
Kilogramo-fuerza por
centímetro cuadrado se llama
atmósfera técnica
Cual es el valor mínimo de de la presión absoluta? ¿Cual es el valor máximo de
succión que se puede ejercer?
Manómetro para neumáticos

9. PUCV, Facultad de Ciencias, Instituto de Física, Pedagogía en Física
Si no fuera así, una parte del
fluido no estaría en equilibrio.
Considérese un pequeño bloque
de fluido.
Si la presión fuese mayor sobre
el lado izquierdo del bloque que
sobre el derecho, el bloque se
aceleraría y por lo tanto no
estaría en equilibrio.
mg
h
m
Si un fluido está en reposo en un recipiente, todas las
partes del fluido, deben encontrarse en equilibrio
estático.
Asimismo, todos los puntos que están a la misma
profundidad deben hallarse a la misma presión.

10. PUCV, Facultad de Ciencias, Instituto de Física, Pedagogía en Física
Examinemos ahora la parte del fluido contenida en
la región más oscura de la figura.
Puesto que este volumen de fluido está en
equilibrio, la suma de todas las fuerzas debe ser
cero.
mg
h
m
h
g
S
g
F
hidr
P
g
h
S
g
F
h
S
V
V
m
V
m
mg
g
F















r
r
r
r

11. • Ecuación de la Estática de fluidos. O cambio de la presión de un fluido en reposo
con la altura en el seno de un campo gravitacional
.
dz
g
dP r

 h
g
P 
r
 
En el caso de un líquido, ρ constante,
h
Po
P
h
g
P
P r

 0
• La presión se incrementa linealmente con la profundidad, independientemente de la
forma del recipiente.
•La presión es la misma para todos los puntos que tengan la misma profundidad
Principio de Pascal: Un cambio de presión aplicado a un líquido confinado se
transmite a todos y cada uno de los puntos del líquido y paredes del recipiente.
Paradoja Hidrostática: La presión depende solamente de la profundidad del
líquido, y no de la forma del recipiente, así a la misma profundidad la presión es
la misma en todos los puntos del recipiente

12. LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA
Esta ecuación indica que para un líquido dado y
para una presión exterior constante la presión en el
interior depende únicamente de la profundidad h.
La presión en A es:
La presión ejercida en B es:
La diferencia de presiones entre A y B será:
esto es conocido como:
“Principio Fundamental de la Hidrostática”
Fuente:
http://www.hiru.eus/fisica/presion-hidrostatica-el-principio-de-arquimedes

13. Todos los puntos, que se encuentren al mismo
nivel en un líquido, soportan igual presión.
Ni la forma de un recipiente ni la cantidad de líquido que
contiene influyen en la presión que se ejerce sobre su
fondo, tan sólo depende de la altura del líquido.
PARADOJA HIDROSTÁTICA
Esto es lo que se conoce como
“PARADOJA HIDROSTÁTICA”
Fuente de la imagen:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/paradoja/paradoja.htm

14. La presión aplicada en cualquier punto de un
líquido contenido en un recipiente se transmite con
el mismo valor a cada una de las partes del mismo.
PRENSA HIDRAULICA
1
1
1
S
F
P 
2
2
2
S
F
P 
Siguiendo el principio
de Pascal, la presión
se transmitirá a todos
los puntos de la masa
liquida.
2
2
2
1
1
1 P
S
F
S
F
P 


La fuerza ascendente
sobre el émbolo mayor
será:
1
1
2
2 F
S
S
F 
Fuente de la imagen: http://vinafoelber.tripod.com/id4.html

15. MEDIDA DE LA PRESIÓN MANOMÉTRICA)
Para medir la presión en líquidos o gases se
emplea un dispositivo denominado manómetro.
Como A y B están a la misma altura la
presión en A y en B debe ser la misma.
Por una rama la presión en B es debida
al gas encerrado en el recipiente.
Por la otra rama la presión en A es
debida a la presión atmosférica más
la presión debida a la diferencia de
alturas del líquido manométrico.
PA= PB
P = p0+r gh
Fuente de la imagen: http://slideplayer.es/slide/5185542/

16. EXPERIENCIA DE TORRICELLI
Para medir la presión atmosférica, Torricelli
empleó un tubo largo cerrado por uno de sus
extremos, lo llenó de mercurio y le dio la
vuelta sobre una vasija de mercurio.
El mercurio descendió hasta una altura
h=0.76 m al nivel del mar.
Dado que el extremo cerrado del tubo se encuentra casi
al vacío p=0, y sabiendo que la densidad del mercurio
es 13.55 g/cm3 ó 13550 kg/m3 , podemos determinar el
valor de la presión atmosférica.
Fuente de la imagen:
http://www.oni.escuelas.edu.ar/2008/CORDOBA/1324/trabajo/presionatmosferica.html

17. PRINCIPIO DE
ARQUIMIDES

18. “Todo cuerpo sumergido en un
fluido experimenta un empuje
vertical y hacia arriba igual al
peso de fluido desalojado”
Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la
resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe
anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta
resultante la denominamos empuje
g
V
g
m
E f
f
f 



 r
g
mf 
Peso aparente = Peso - Empuje
ENUNCIADO DEL
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

19. • Si la densidad del objeto con volumen Vo es menor que la
densidad del líquido: Subida del objeto (acelera para arriba)
• Si la densidad del objeto con volumen Vo es mayor que la
densidad del líquido: Bajada del objeto (acelera abajo).
OBJETOSTOTALMENTE SUMERGIDOS
g
V
F
E
F o
o
f
g
total 



 )
( r
r
El principio de Arquímedes se puede también aplicar a los globos
que flotan en aire (el aire se puede considerar un fluido)
o
r
o
r
f
r
f
r
Fuente de la imagen:
http://grandescientificosdelahistoria.webnode.es/inventos-o-descubrimientos/principio-de-arquimedes/

20. APLICACIÓN DEL
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Un globo de goma tiene 8 g de masa cuando está vacío. Para
conseguir que se eleve se infla con gas ciudad. Sabiendo
que la densidad del aire es de 1,29 kg/m3 y la del gas ciudad
0,53 kg/m3 determinar el volumen que, como mínimo, ha de
alcanzar el globo para que comience a elevarse.
El volumen mínimo será por tanto de 10.5 litros

21. APLICACIÓN DEL
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Un globo de goma tiene 8 g de masa cuando está vacío. Para
conseguir que se eleve se infla con gas ciudad. Sabiendo
que la densidad del aire es de 1,29 kg/m3 y la del gas ciudad
0,53 kg/m3 determinar el volumen que, como mínimo, ha de
alcanzar el globo para que comience a elevarse.
El volumen mínimo será por tanto de 10.5 litros

22. TENSIÓN SUPERFICIAL
Definición: La tensión superficial es el fenómeno en el cual la superficie de un líquido se comporta como
una película fina elástica, el líquido también presenta resistencia a aumentar su superficie.
Se define cuantitativamente como el trabajo que debe realizar para llevar un número suficiente de
moléculas desde el interior del líquido hasta la superficie para crear una nueva unidad de superficie

24. Propiedades de la tensión superficial indica que, a medida que el líquido
tenga mayores fuerzas de cohesión, contará con una tensión superficial
mayor. De todas maneras, hay que tener en cuenta que la tensión superficial
está vinculada a la temperatura, el medio y la naturaleza del líquido.
• Cálculo de tensión superficial:
F = n γ L → unidades SI: N/m ó J/m2)
- γ es el la tensión superficial.
- F fuerza
-n factor que depende de la cantidad de superficie en
contacto ejemplo 2 si hay dos superficies.de contacto
Otro ejemplo un líquido en un plato tiene sólo una).

25. • La capilaridad: es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión
superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere
la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.
• Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza
intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que
la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja.
El líquido sigue subiendo hasta que la tensión super

26. • Con ellas compiten las fuerzas de adhesión, entre el líquido y el sólido con el que
está en contacto, dependiendo de la naturaleza de ambos. Unas veces las fuerzas
adhesivas predominan (ejemplo: agua-vidrio). Otras veces las fuerzas cohesivas
predominan (ejemplo: mercurio-vidrio)