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Respuesta:
La Hidrostática es la rama de la mecánica de los fluidos que estudia las leyes que rigen el comportamiento de líquidos y gases en reposo; es decir, cuando no hay fuerzas externas que alteren su equilibrio.
Los fluidos se caracterizan por ciertas propiedades o fenómenos:
Densidad:Es la cantidad de masa en un determinado volumen. Un fluido puede variar su densidad debido a la temperatura y presión. Existen fluidos altamente densos como el Mercurio, cuya densidad a 4[ºC] es de 13.585[kg/m³] , Mientras que el agua a 4[ºC] es es de 1.000[kg/m 3 ] en condiciones de presión normales.
Viscosidad: Es la resistencia que ejerce un fluido al movimiento. El agua es menos viscosa que la miel.
Tensión superficial: Es un fenómeno que se produce por la interacción entre las fuerzas de las moléculas que se encuentran en la superficie de un fluido. Es por esto que algunos insectos y lagartos (como el Basiliscus) pueden caminar sobre el agua, al tener una amplia superficie de contacto con la superficie del agua.
Cohesión: Es la fuerza de atracción que ejercen entre sí, las moléculas adyacentes de un mismo cuerpo. Como ejemplo cuando llueve, las gotas de agua que quedan en los vehículos se mantienen (hasta evaporarse) en la superficie, en vez de expandirse por toda la superficie como lo haría un fluido de baja cohesión (aceite).
Adhesión: Es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes entre dos superficies de distintos cuerpos. Como ejemplo, algunos vinos de calidad se adhieren levemente al vidrio de las copas, mientras que otros resbalan sin adherirse al vidrio.
Los fluidos en reposo ejercen fuerza sobre las paredes de los recipientes que los contienen y también sobre cualquier objeto que se encuentre sumergido en ellos. Esa fuerza actúa sobre una superficie de manera proporcional a lo que llamaremos presión hidrostática.
La presión es la fuerza por unidad de área y se mide en el Sistema Internacional de Unidades en [N/m 2 ] y esta unidad se denomina pascal ([Pa] ):
1 [Pa]=1 [N/m 2 ].
Por ejemplo, el valor de la presión atmosférica P atm a nivel del mar y a 20 grados Celsius de temperatura es de:
La presión es una cantidad escalar, es decir, es un número y no tiene asociada una dirección (como en el caso de una fuerza).
Sobre el agua que se encuentra inmediatamente debajo del cilindro, este ejerce una fuerza F que es igual al peso del cilindro, esto es F=Mg , donde M es la masa del cilindro. La masa M del cilindro es igual a la densidad ρ del lÍquido multiplicada por su volumen V (M=ρV ), y como el volumen del cilindro es V=Ah se tiene que M=ρAh . Por tanto, la fuerza sobre la cara inferior es
(3)
F=ρAhg.
La presión ejercida entonces sobre la cara inferior debido solamente a la presencia del líquido sobre ella es:
(4)
P=FA =ρAhgA =ρgh.
Si tomamos en cuenta ahora el efecto de la atmósfera, a la presión anterior debemos sumarle la presión atmosférica P atm . De esta manera, la presión total a una profundiad h bajo la superficie de un líquido es:
(5)
P=P atm +ρgh.
Esta es la llamada ecuación fundamental de la hidrostática y así vemos que la presión aumenta linealmente con la profundidad.
Explicación:
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