Hidrostática: densidad, presión, empuje y fórmulas.

Hidrostática es un área de física que estudia el líquidos en reposo. Esta rama involucra varios conceptos como densidad, presión, volumen y fuerza de flotación.

Hidrost√°tica: Conceptos principales

Densidad

La densidad determina la concentración de materia en un volumen dado.

En cuanto a la densidad del cuerpo y los fluidos tenemos:

  • Si la densidad del cuerpo es menor que la densidad del fluido, el cuerpo flotar√° en la superficie del fluido;
  • En efecto densidad corporal es equivalente a la densidad del fluido, el cuerpo estar√° en equilibrio con el fluido;
  • Si la densidad corporal es mayor que la densidad del fluido, el cuerpo se hundir√°.

Para calcular la densidad, use la siguiente fórmula:

d = m / v

ser

d: densidad
m: masa
v: volumen

En el sistema internacional (SI):

  • la densidad es en gramos por cent√≠metro c√ļbico (g / cm3), pero tambi√©n puede expresarse en kilogramos por metro c√ļbico (kg / m3) o en gramos por mililitro (g / mL);
  • la masa est√° en kilogramos (kg);
  • el volumen est√° en metros c√ļbicos (m3)

Presión

La presión es un concepto hidrostático esencial, y en esta área de estudio se llama presión hidrostática. Determina la presión que los fluidos ejercen sobre los demás.

Como ejemplo, podemos pensar en la presión que sentimos cuando nadamos. Por lo tanto, cuanto más profundo buceamos, mayor será la presión hidrostática.

Este concepto está estrechamente relacionado con la densidad del fluido y la aceleración de la gravedad. Por lo tanto, la presión hidrostática se calcula mediante la siguiente fórmula:

P = d. h. g

Donde

P: presión hidrostática
d: densidad del líquido
h: altura del líquido en el recipiente
g: aceleración de la gravedad

En el Sistema Internacional (SI):

  • la presi√≥n hidrost√°tica est√° en Pascal (Pa), pero tambi√©n en la atm√≥sfera (atm) y el mil√≠metro de mercurio (mmHg);
  • la densidad del l√≠quido es en gramos por cent√≠metro c√ļbico (g / cm3);
  • la altura es en metros (m);
  • la aceleraci√≥n de la gravedad es en metros por segundo al cuadrado (m / s2)

Obs: Tenga en cuenta que la presión hidrostática no depende de la forma del recipiente. Depende de la densidad del fluido, la altura de la columna de líquido y la gravedad del sitio.

Flotabilidad

El empuje, tambi√©n llamado empuje, es un fuerza hidrost√°tica que act√ļa sobre un cuerpo que est√° inmerso en un fluido. Por lo tanto, la fuerza de flotaci√≥n es la fuerza resultante ejercida por el fluido sobre un cuerpo dado.

Como ejemplo, podemos pensar en nuestro cuerpo que se ve m√°s liviano cuando estamos en el agua, ya sea en la piscina o en el mar.

Tenga en cuenta que esta fuerza ejercida por el l√≠quido sobre el cuerpo ya se estudi√≥ en la antig√ľedad.

El matem√°tico griego Arqu√≠medes fue quien realiz√≥ un experimento hidrost√°tico que permiti√≥ calcular el valor de la fuerza de flotaci√≥n (vertical y ascendente) que hace que un cuerpo sea m√°s ligero dentro de un fluido. Tenga en cuenta que act√ļa en la direcci√≥n opuesta a la fuerza de peso..

Fuerza de empuje y accionamiento de fuerza de peso

Así, la declaración del teorema de Arquímedes o ley de flotabilidad es:

Cada cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desplazado, por lo que los cuerpos m√°s densos que el agua se hunden mientras que los menos densos flotan.

Con respecto a la fuerza de flotación, podemos concluir que:

  • Si la fuerza de empuje (E) es mayor que la fuerza de peso (P), el cuerpo se elevar√° a la superficie;
  • En efecto la fuerza de empuje (E) tiene la misma intensidad que la fuerza de peso (P), el cuerpo no subir√° ni bajar√°, sino que permanecer√° en equilibrio;
  • Si la fuerza de empuje (E) es menos intensa que la fuerza de peso (P), el cuerpo se hundir√°.

Recuerde que la fuerza de flotación es un grandeza del vector, es decir, tiene dirección, módulo y dirección.

En el Sistema Internacional (SI), el empuje (E) se da en Newton (N) y se calcula mediante la siguiente fórmula:

E = df . Vfd . g

Donde

E: fuerza de flotación
df: densidad del fluido
Vfd: volumen de fluido
g: aceleración de la gravedad

En el Sistema Internacional (SI):

  • la densidad del fluido es en kilogramos por metro c√ļbico (kg / m3);
  • El volumen de fluido est√° en metros c√ļbicos (m3);
  • la aceleraci√≥n de la gravedad es en metros por segundo al cuadrado (m / s2)

Equilibrio hidrost√°tico

El equilibrio hidrostático fue inventado por el físico, matemático y filósofo italiano Galileo Galilei (1564-1642).

Basado en Principio de Arquímedes, este instrumento sirve para medir la fuerza de flotación ejercida sobre un cuerpo sumergido en un fluido.

Es decir, determina el peso de un objeto sumergido en un líquido, que a su vez es más ligero que en el aire.

Ley Fundamental de Hidrost√°tica

El teorema de Stevin Es conocida como la “Ley Fundamental de Hidrost√°tica”. Esta teor√≠a postula la relaci√≥n de variaci√≥n entre los vol√ļmenes de l√≠quido y la presi√≥n hidrost√°tica. Su declaraci√≥n se expresa de la siguiente manera:

La diferencia entre las presiones de dos puntos de un fluido de equilibrio (en reposo) es igual al producto entre la densidad del fluido, la aceleraci√≥n de la gravedad y la diferencia entre las profundidades de los puntos.. “

El teorema de Stevin está representado por la siguiente fórmula:

‚ąÜP = ő≥ ‚čÖ ‚ąÜh o ‚ąÜP = d. g. ‚ąÜh

Donde

‚ąÜP: variaci√≥n de la presi√≥n hidrost√°tica
ő≥: peso espec√≠fico del fluido
‚ąÜh: variaci√≥n de la altura de la columna de l√≠quido
d: densidad
g: aceleración de la gravedad

En el Sistema Internacional (SI):

  • la variaci√≥n de la presi√≥n hidrost√°tica est√° en Pascal (Pa);
  • El peso espec√≠fico del fluido est√° en Newton por metro c√ļbico (N / m3);
  • la altura de la columna del l√≠quido est√° en metros (m);
  • la densidad es en kilogramos por metro c√ļbico (kg / m3);
  • la aceleraci√≥n de la gravedad es en metros por segundo al cuadrado (m / s2)

Hidrost√°tica e Hidrodin√°mica

Mientras que la hidrostática estudia líquidos en reposo, la hidrodinámica es la rama de la física que estudia el movimiento de estos fluidos.

Ejercicios de examen de ingreso a la universidad

1. (PUC-PR) La flotabilidad es un fenómeno muy familiar. Un ejemplo es la relativa facilidad con la que puede levantarse desde el interior de una piscina en comparación con tratar de levantarse fuera del agua, es decir, en el aire.

De acuerdo con el principio de Arquímedes, que define la flotabilidad, marque la proposición correcta:

a) Cuando un cuerpo flota en el agua, el empuje recibido por el cuerpo es menor que el peso corporal.
b) El principio de Arquímedes se aplica solo a cuerpos sumergidos en líquidos y no se puede aplicar a gases.
c) Un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido sufre una fuerza vertical ascendente igual al módulo del peso del fluido desplazado.
d) Si un cuerpo se hunde en el agua con velocidad constante, el empuje es cero.
e) Dos objetos del mismo volumen, cuando se sumergen en líquidos de diferentes densidades, sufren empujes iguales.

2. (UERJ-RJ) Una balsa, cuya forma es un rect√°ngulo rectangular, flota en un lago de agua dulce. La base de su casco, cuyas dimensiones son 20 m de largo y 5 m de ancho, es paralela a la superficie libre del agua y est√° sumergida a cierta distancia de esa superficie. Suponga que la balsa est√° cargada con 10 autos, cada uno con un peso de 1,200 kg, de modo que la base del casco permanezca paralela a la superficie libre del agua pero sumergida a una distancia d de esa superficie.

Si la densidad del agua es 1.0 × 103 kg / m3, la variación (d Рdo) en centímetros es: (g = 10m / s2)

a) 2
b) 6
c) 12
d) 24
e) 22

3. (UNIFOR-CE) Dos líquidos químicamente inertes, no miscibles, A y B, con densidades dA = 2.80g / cm3 y dB = 1.60 g / cm3respectivamente se colocan en el mismo contenedor. Sabiendo que el volumen del líquido A es el doble que el de B, la densidad de la mezcla, en g / cm3, vale la pena:

a) 2.40
b) 2.30
c) 2.20
d) 2.10
e) 2.00

Si continuas utilizando este sitio aceptas el uso de cookies. más información

Los ajustes de cookies de esta web est√°n configurados para ¬ępermitir cookies¬Ľ y as√≠ ofrecerte la mejor experiencia de navegaci√≥n posible. Si sigues utilizando esta web sin cambiar tus ajustes de cookies o haces clic en ¬ęAceptar¬Ľ estar√°s dando tu consentimiento a esto.

Cerrar