Es la parte de la mecánica que estudia los liquidos en equilibrio.
LA MATERIA Y SUS ESTADOS.
La materia está formada por moléculas cuya energía es el calor . Las temperaturas altas hacen que la materia se halle en estado gaseoso { la temperatura necesaria depende del elemento } : a medida que ésta disminuye , el enfriamiento trasnforma el gas en liquido y luego en sólido.
Por la simple observación podemos decir que un sólido tiene forma y volumen propios : que un liquido toma la forma del recipiente que lo contiene sin modificar su volumen , que no tiene volumen propio . Los estados de la materia resultan de la agitación de las moléculas , provocada por la temperatura.
En el estado sólido las moléculas no intercambian posiciones , vibran sin moverse . Aqui radica la dificultad de deformar un sólido..
En este estado liquido las molécuals cambian constantemente de posición .Por aumento de la temperatura se incrementa su agitación y resbalan unas sobre otras. En esto reside la imposibilidad de comprimirlas .
Los gases se componen de moléculas alejadas unas de otras , dotadas de enorme agitación o caos . Son fácilmente comprimibles.
Existe , no obstante un cuarto estado de la matería el plasma .Las grandes presiones provocan la disociación de los átomos y entonces sus elementos se mueven en un caos .Este femómeno se produce en el interior de las estrellas . Lograr en la actualidad ese estado es de fundamental importancia para impulsar sátelites . Son en realidad gases formados por átomos incompletos { iones } . Se los mantiene en campos magnéticos pues no se los puede contener en recipiente alguno
FLUIDOS .
Los líquidos y los gases reciben la denominación común de fluidos , debido a que , como se ha visto , sus moléculas se mueven fácilmente unas con respecto a otras , es decir fluyen cambiando de forma bajo la acción de pequeñas fuerzas.
LIQUIDOS .
Liquido es todo fluido cuyo volumen adopta la forma del recipiente que lo contiene.
Los líquidos tienen volumen constante y forma variable.
Su superficie libre es plana y horizontal , exceptuando en las proximidades . de la paredes , especialmente cuando el recipiente es de pequeño diámetro { tubos capilares, pipetas, etc.} donde tiende a curvarse dando lugar a los meniscos . Existen dos tipos de meniscos , según el liquido moje o no las paredes del recipiente.
A } liquidos que mojan las paredes . Sus particulas presentan adherencias a la pared y dan lugar al menisco cóncavo. Es el caso de la mayoria de líquidos .
B } Liquidos que no mojan las paredes . Sus particulas no se adhieren a la pared y producen el menisco convexo. Un ejemplo caracteristico es el mercurio.
PRESIÓN.
Se llama presión al cociente resultante de dividir la fuerza que actua sobre la unidad de superficie.
Unidades :
De la definición anterior se deduce que la unidad de presión en cualquier sistema es la razón entre la unidad de fuerza y la unidad de superficie . En hidrostática haremos uso de las siguientes unidades.
Sistema internacional.
En el sistema internacional , la unidad de presión es 1 Pascal { Pa } . que se define como la presión ejercida por la fuerza de 1 newton sobre la superficie de 1 metro cuadrado.
Sistema técnico.
La unidad en el sistema técnico , es el kilopondio por metro cuadrado { kpm / m cuadrado } , pero resulta más empleada la atmósfera técnica { at } que se define como la presion ejercida por la fuerza de 1 kp sobre la superficie de 1 cm { cuadrado } .
Sistema cegecimal.
En el sistema cegecimal , la unidad de presión es la baria , que se define como la presión ejercida por la fuerza de 1 dina sobre la superficie de 1 cm { cuadrado }.
DENSIDAD .
La densidad es una de las propiedades más características de cada sustancia . Es la masa de la unidad de volumen .
Se obtiene dividiendo una masa conocida de la sustancia entre el volumen que ocupa. Llamando m a la masa y v al volumen, la densidad , d , vale :
m
d= ---
v
Peso especifico : El peso especifico de una sustancia es el peso de la unidad de volumen.
Se recordará que el peso de un cuerpo es igual a su masa por la aceleración de la gravedad .
p= m.g
El peso especifico de una sustancia es igual a su densidad por la aceleración de la gravedad.
EXPRESIÓN EN UN PUNTO DE UNA MASA LÍQUIDA.
A } La presión , en cada punto de una masa líquida es la misma en todas las orientaciones que sea posible dar a la unidad de superficie.
B } La presión en un punto de una masa líquida es igual a la fuerza que actua por unidad de área ,
{ cualquiera colocada en el punto } y perpendicularmente a la misma.
TEOREMA GENERAL DE LA HIDROSTATICA .
" La diferencia de presión entre dos puntos de la masa de un líquido en equillibrio es igual que el producto del peso especifico del mismo por la diferencia de nivel entre dos puntos."
Si se toma un recipiente con dos tubos de salida A y B de diferentes diámetros y a distintas alturas, se llenan con un líquido y se colocan émbolos { discos que se ajustan y mueven en los tubos } se evita la permanencia de aire en el interior .
Si se corre el émbolo del tubo superior hacia adentro, desalojará un volumen que aumentará en el otro tubo corriendo el émbolo hacia afuera.
Paradoja hidrostática.
Aunque el primer impulso es pensar que la presión sobre el fondo de un recipiente depende de la cantidad de líquido contenido en él , en realidad no es asi : depende del peso especifico y de la altura. En efecto, si se toman vasos de distintas formas pero de igual superficie en la base , y llenos hasta una altura h determinada { igual en todos } con un mismo líquido, al pesarlos se comprueba que la fuerza total es la misma , sólo cambia cuando se hace variar la altura o el peso especifico .
Por lo tanto , la presión en el fondo no depende de la forma del recipiente y de la cantidad de líquido contenido, sino de la altura y del peso especifico.
Experiencias con vasos comunicantes .
Se llaman " vasos comunicantes " a un sistema formado por dos o más recipientes unidos entre si por la diferencia inferior y con el extremo superior abierto .
A} Si se toma un sistema como el descrito y se introduce un líquido cualquiera , puede comprobarse que el nivel alcanzado en todos los recipientes es el mismo . Esto se debe a que la presión actuante es la misma en todos ellos : la atmosférica Esta simple experiencia es fundamento de interesantes aplicaciones como ; el nivel de agua para proveer a grupos de edificación ubicada a cierta altura para luego ésta corra por las cañerias instaladas, etc.
B } Valiéndose de un sistema compuesto por dos vasos e intruduciendo , cantidades de dos líquidos de diferentes peso especifico, que no se mezclen, se puede observar que la altura alcanzada en cada uno no es la misma.
Se establece un plano de separación donde los dos elementos se limitan mutuamente y a partir de él uno de los vasos alcanza una altura h y el otro h´.
PRINCIPIO DE PASCAL.
" La presión ejercida en la superficie libre de un líquido se trasmite integramente a todos los puntos de la masa líquida "
La prensa hidráulica es un claro ejemplo de la aplicación de este principio y de cómo con el se ahorra trabajo.
PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje de abajo hacia arriba , igual al peso del líquido que desaloja "
EQUILIBRIO.
En el caso de los cuerpos flotantes , hay equilibrio cuando el centro de gravedad . { G } y el de empuje { A } están en una misma vertical.
En el caso de un cuerpo flotante en el seno de un líquido , el equilibrio es estable cuando el centro de gravedad { G } está debajo del centro de empuje { A }.
MERCURIO: es el punto de intersección del plano de simetria y la vertical que pasa por el centro de empuje.
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