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República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Iupsm-Maracaibo- Sede Los Olivos
Asignatura: Mecánica De Los Fluidos
Ensayo Sobre la Unidad II: Estática de los Fluidos
Realizado Por:
Maria Moran C.I: 23.855.254
Escuela de Ingeniería de Petróleo
Sección: S
Profesor:
Julian Carneiro
Maracaibo, 20/05/2016
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ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS
Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y
carece
de rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente
a
cualquier fuerza tendente a alterar su forma y
adoptando así la
forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden
ser líquidos
o gases según la diferente intensidad de las fuerzas de
cohesión
existentes entre sus moléculas. En los líquidos, las fuerzas
intermoleculares permiten que las partículas se muevan
libremente, aunque mantienen enlaces latentes que hacen que
las
sustancias en este estado presenten volumen constante
o fijo .
Cuando se vierte un líquido a un recipiente, el
líquido ocupar á el
volumen parcial o igual al volumen del recipiente sin importar
la
forma de este último. Los líquidos son incompresibles debido a
que
su volumen no disminuye al ejercerle fuerzas muy grandes. Otra
de
sus propiedades es que ejercen presión sobre los cuerpos
sumergidos en ellos o sobre las paredes del recipiente que
los
contiene.
Luego de lo anteriormente mencionado; se debe hacer
referencia
que la mecánica de los fluidos es la rama de
la física que estudia el
movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como
las
fuerzas que los provocan, aplicando los principios fundamentales
de
la mecánica general. También estudia las interacciones entre
el
fluido y el contorno que lo limita y su hipótesis fundamental en
la
que se basa es la hipótesis del medio continuo que es aquella
que
considera que el fluido es continuo a lo largo del espacio que
ocupa,
ignorando por tanto su estructura molecular y las
discontinuidades
asociadas a esta.
http://conceptodefinicion.de/fuerza/http://conceptodefinicion.de/fuerza/http://conceptodefinicion.de/fuerza/http://conceptodefinicion.de/estado/http://conceptodefinicion.de/ocupar/http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructurahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructurahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://conceptodefinicion.de/ocupar/http://conceptodefinicion.de/estado/http://conceptodefinicion.de/fuerza/
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Cabe destacar que la mecánica de los fluidos se subdivide en
tres
ramas fundamentales las cuales se mencionan a continuación:
Cinemática de los fluidos: Es el estudio de la mecánica
de
los fluidos que trata de las velocidades y las líneas de
corriente sin considerar fuerzas y energías.
Dinámica de los fluidos o hidrodinámica: que se
encarga
de estudiar los fluidos en movimiento y es una de las ramas
más complejas de la mecánica. Aunque cada gota de fluido
cumple con las leyes del movimiento de Newton las
ecuaciones que describen el movimiento del fluido pueden ser
extremadamente complejas. En muchos casos prácticos, sin
embargo el comportamiento del fluido se puede representar
por modelos ideales sencillos que permiten un
análisisdetallado.
La hidrostática o estática de los fluidos: estudia
el equilibrio de gases y líquidos. A partir de
los conceptos
de densidad y de presión se obtiene la
ecuación fundamental
de la hidrostática, de la cual el principio de Pascal
y el
de Arquímedes pueden considerarse consecuencias. El
hecho
de que los gases, a diferencia de los líquidos, puedan
comprimirse hace que el estudio de ambos tipos de fluidos
tengan algunas características diferentes. En la atmósfera
se
dan los fenómenos de presión y de empuje que pueden ser
estudiados de acuerdo con los principios de la
estática de
gases.
http://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/hidrostatica-hidrodinamica/hidrostatica-hidrodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos32/pascal-arquimedes-bernoulli/pascal-arquimedes-bernoulli.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos32/pascal-arquimedes-bernoulli/pascal-arquimedes-bernoulli.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/hidrostatica-hidrodinamica/hidrostatica-hidrodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtml
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Destacando que la última de las ramas mencionadas
anteriormente
es el caso de estudio del presente informe; y se debe
considerar
que La hidrostática o estática de los fluidos estudia
el equilibrio de gases y líquidos. A partir de
los conceptos
de densidad y de presión se obtiene la
ecuación fundamental de
la hidrostática, de la cual el principio
de Pascal y el
de Arquímedes pueden considerarse consecuencias. El hecho
de
que los gases, a diferencia de los líquidos, puedan
comprimirse
hace que el estudio de ambos tipos de fluidos tengan algunas
características diferentes. En la atmósfera se dan los
fenómenos de
presión y de empuje que pueden ser estudiados de acuerdo con
los principios de la estática de gases.
El estudio de los fluidos en equilibrio constituye el objeto de
la
estática de fluidos, una parte de la física que comprende
lahidrostática o estudio de los líquidos en equilibrio, y la
aerostática o
estudio de los gases en equilibrio y en particular
del aire. Como se
mencionó anteriormente existen propiedades características de
los
fluidos que rigen el estudio de la hidrostática y estas
propiedades
son:
1. Densidad
Los cuerpos difieren por lo general en su masa y en su
volumen.
Estos dos atributos físicos varían de un cuerpo a otro, de modo
que
si consideramos cuerpos de la misma naturaleza, cuanto
mayor es
el volumen, mayor es la masa del cuerpo considerado. No
obstante,
existe algo característico del tipo de materia que compone al
cuerpo
en cuestión y que explica el porqué dos cuerpos de
sustancias
http://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/hidrostatica-hidrodinamica/hidrostatica-hidrodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos32/pascal-arquimedes-bernoulli/pascal-arquimedes-bernoulli.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos32/pascal-arquimedes-bernoulli/pascal-arquimedes-bernoulli.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/hidrostatica-hidrodinamica/hidrostatica-hidrodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtml
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diferentes que ocupan el mismo volumen no tienen la misma
masa
o viceversa.
Aun cuando para cualquier sustancia la masa y el volumen
son
directamente proporcionales, la relación de proporcionalidad
es
diferente para cada sustancia. Es precisamente la constante
de
proporcionalidad de esa relación la que se conoce por densidad
y
se representa por la letra griega rooh
m = cte · V
es decir:
m = · V
Despejando de la anterior ecuación resulta:
Densidad= m/v
Ecuación que facilita la definición de y también su significado
físico.
La densidad de una sustancia es la masa que corresponde a
unvolumen unidad de dicha sustancia. Su unidad en el SI es el
cociente entre la unidad de masa y la del volumen, es decir
kg/m3.
A diferencia de la masa o el volumen, que dependen de
cada
objeto, su cociente depende solamente del tipo de material de
que
está constituido y no de la forma ni del tamaño de aquél. Se
dice
por ello que la densidad es una propiedad o atributo
característico
de cada sustancia. En los sólidos la densidad es
aproximadamente
constante, pero en los líquidos, y particularmente en los
gases,
varía con las condiciones de medida. Así en el caso de los
líquidos
se suele especificar la temperatura a la que se refiere
el valor dado
para la densidad y en el caso de los gases se ha de indicar,
junto
con dicho valor, la presión.
http://www.monografias.com/trabajos28/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes.shtml
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La determinación de densidades de líquidos tiene importancia
no
sólo en la física, sino también en el mundo
del comercio y de
la industria. Por el hecho de ser
la densidad una propiedad característica (cada
sustancia tiene una
densidad diferente) su valor puede emplearse para efectuar
una
primera comprobación del grado de pureza de una sustancia
líquida.
2. Densidad relativaLa densidad relativa de una sustancia es el
cociente entre su
densidad y la de otra sustancia diferente que se toma como
referencia o patrón:
Para sustancias líquidas se suele tomar como sustancia
patrón el
agua cuya densidad a 4 ºC es igual a 1000 kg/m3. Para gases
la
sustancia de referencia la constituye con frecuencia el aire que
a 0
ºC de temperatura y 1 atm de presión tiene una densidad de
1,293
kg/m3. Como toda magnitud relativa, que se obtiene como
cociente
entre dos magnitudes iguales, la densidad relativa carece de
unidades físicas.
3. La Presión Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo
deformable, los
efectos que provoca dependen no sólo de su intensidad, sino
también de cómo esté repartida sobre la superficie del cuerpo.
Así,
un golpe de martillo sobre un clavo bien afilado hace que
penetre
mas en la pared de lo que lo haría otro clavo sin punta que
recibiera
el mismo impacto. Un individuo situado de puntillas sobre
una capa
de nieve blanda se hunde, en tanto que otro de igual peso que
calce
http://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/acto-de-comercio/acto-de-comercio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/aceptacion-individuo/aceptacion-individuo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/aceptacion-individuo/aceptacion-individuo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/acto-de-comercio/acto-de-comercio.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtml
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raquetas, al repartir la fuerza sobre una mayor superficie,
puede
caminar sin dificultad.
El cociente entre la intensidad F de la fuerza aplicada
perpendicularmente sobre una superficie dada y el área S de
dicha
superficie se denomina presión:
La presión representa la intensidad de la fuerza que se ejerce
sobre
cada unidad de área de la superficie considerada. Cuanto
mayor
sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada, mayor será
la
presión, y cuanto menor sea la superficie para una fuerza
dada,
mayor será entonces la presión resultante.
4. La presión en los fluidos
El concepto de presión es muy general y por ello puede
emplearse siempre que exista una fuerza actuando sobre una
superficie. Sin embargo, su empleo resulta especialmente
útilcuando el cuerpo o sistema sobre el que se ejercen
las fuerzas es
deformable. Los fluidos no tienen forma propia y constituyen
el
principal ejemplo de aquellos casos en los que es más
adecuado
utilizar el concepto de presión que el de fuerza.
Cuando un fluido está contenido en un recipiente, ejerce una
fuerza sobre sus paredes y, por tanto, puede hablarse también
de
presión. Si el fluido está en equilibrio las fuerzas sobre las
paredes
son perpendiculares a cada porción de superficie del recipiente,
ya
que de no serlo existirían componentes paralelas que provocarían
el
desplazamiento de la masa de fluido en contra de
la hipótesis de
equilibrio. La orientación de la superficie determina
la dirección de la
fuerza de presión, por lo que el cociente de ambas, que es
http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/teoria-empleo/teoria-empleo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/hipotesis/hipotesis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/hipotesis/hipotesis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/teoria-empleo/teoria-empleo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml
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precisamente la presión, resulta independiente de la dirección;
se
trata entonces de una magnitud escalar.
En tal sentido debemos mencionar que Todos los líquidos
pesan,por ello cuando están contenidos en un recipiente las
capas
superiores oprimen a las inferiores, generándose una presión
debida al peso. La presión en un punto determinado del
líquido
deberá depender entonces de la altura de la columna de líquido
que
tenga por encima suyo.
Considérese un punto cualquiera del líquido que diste una altura
h
de la superficie libre de dicho líquido. La fuerza del peso
debido a
una columna cilíndrica de líquido de base S situada sobre él
puede
expresarse en la forma
Fpeso = mg = · V · g = · g · h · S
siendo V el volumen de la columna y la densidad del líquido.
Luego
la presión debida al peso vendrá dada por:
la presión en un punto
La definición de la presión como cociente entre la fuerza y
la
superficie se refiere a una fuerza constante que actúa
perpendicularmente sobre una superficie plana. En los líquidos
en
equilibrio las fuerzas asociadas a la presión son en cada
punto
perpendiculares a la superficie del recipiente, de ahí que la
presión
sea considerada como una magnitud escalar cociente de dos
magnitudes vectoriales de igual dirección: la fuerza y el
vector
superficie. Dicho vector tiene por módulo el área y por
dirección la
perpendicular a la superficie.
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EJERCICIOS
1. El colchón de una cama de agua mide 2 m de largo por 2 m
de
ancho y 30 cm de profundidad. A) Encuentre el peso del agua
en el colchón.
Hallar el volumen del agua que llena el colchón
V = largo x ancho x profundidad
V = 2 x 2 x 0,3 = 1,2 m3
ρ = densidad del agua pura = 1x103 kg /m3
v = volumen del colchón
m = masa del agua en el colchón
m = ρ x v m = 1x103 kg /m3 x 1,2 m3
m = 1,2 x103 kg
W = peso del agua en el colchón = m x g W = 1,2 x103 kg x 9,8 m
/
seg2
W = 11,76 x103Newton
2. Con los datos del ejericicio No1. Encuentre la presión
que
ejerce el agua sobre el suelo cuando la cama de agua
descansa
en su posición normal. Suponga que toda la superficie
inferior
de la cama tiene contacto con el suelo. Cuando la cama deagua
esta en su posición normal el área de la base es = largo x
ancho
A = 2 X 2 = 4 m2
P= F/A
P= 11,76X103N/ 4m
2
P= 2,94X103
Pascal
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3. Cuál es la presión hidrostática a una profundidad de 1200m
bajo el agua?¿ Cuál es la fuerza ejercida sobre lasuperficie de 4
cm2 situada a esa profundidad?
Diagrama del ejercicio
Solución
