FLUIDOS

FLUIDOS

Se entiende por fluido todo cuerpo cuyas moléculas tienen entre sí poca coherencia y toma siempre la forma del recipiente donde está contenido. Dentro de esta definición los fluidos se consideran a la materia en estado líquido y gaseoso. El estado líquido se ve, pero el estado gaseoso es más difícil de ver e identificar por el alumnado.

Un fluido es una sustancia que no puede permanecer en reposo bajo la acción de cualquier fuerza cortante.

Densidad

Es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia; lo que quiere decir que entre más masa tenga un cuerpo en un mismo volumen, mayor será su densidad.

Se utiliza la letra griega ρ (rho) para designarla.

ρ=masa/volumen=Kg/m^3

Presión

En Física, llamamos presión a la relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que se aplica:

P = F/S

Dado que en el Sistema Internacional la unidad de fuerza es el newton (N) y la de superficie es el metro cuadrado (m2), la unidad resultante para la presión es el newton por metro cuadrado (N/m2) que recibe el nombre de pascal (Pa)

1 Pa = 1 N/m2

Otra unidad muy utilizada para medir la presión, aunque no pertenece al Sistema Internacional, es el milímetro de mercurio (mm Hg) que representa una presión equivalente al peso de una columna de mercurio de 1 mm de altura. Esta unidad está relacionada con la experiencia de Torricelli que encontró, utilizando un barómetro de mercurio, que al nivel del mar la presión atmosférica era equivalente a la ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de altura.

En este caso la fuerza se correspondería con el peso (m•g) de la columna de mercurio por lo que

P = m•g/S

Como la masa puede expresarse como el producto de la densidad por el volumen (m = d•V), si sustituimos será:

P = d•V•g/S

y dado que el volumen es el producto de la superficie de la base por la altura (V = S•h), tenemos

P = d•S•h•g/S

que podemos simplificar quedando:

P = d•g•h

que nos permite calcular la presión en función de la densidad, la intensidad del campo gravitatorio y la altura de la columna.

Sustituyendo los correspondientes valores en la ecuación anterior tenemos que:

P = d•g•h = 13600 kg/m3 • 9,8 N/kg • 0,76 m ˜ 101300 N/m2 = 101300 Pa

Según la teoría cinética, la presión de un gas está relacionada con el número de choques por unidad de tiempo de las moléculas del gas contra las paredes del recipiente. Cuando la presión aumenta quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo es mayor.

Presión del fluido

La presión de un fluido, no es la misma que la que se ejerce sobre un sólido. Se debe destacar que el fluido, dependiendo de donde se encuentre contenido, puede o no cambiar su forma,

Esta característica de adaptarse a las formas es propia de los fluidos. Para poder obtener la presión de un fluido es necesario que éste se encuentre contenido en un recipiente, ya que, la presión ejercida en el fluido afectara a todo el contenido y no a una parte de él.

El fluido de un recipiente está sometido a mayor presión que el de la superficie esto se debe al peso de líquido que se encuentra arriba.

Un objeto solido puede ejercer únicamente una fuerza hacia arriba debido a su peso. A cualquier profundidad en un fluido la presión es la misma en todas las direcciones.

La presión del fluido es directamente proporcional a su profundidad y densidad

La presión en el fondo de un recipiente solo es en función de la profundidad del líquido y es la misma en todas las direcciones. Puesto que el área en el fondo es la misma en ambos recipientes, la fuerza total ejercida sobre el fondo de cada uno de ellos también es igual.

La fuerza total ejercida en el fondo es como una columna de agua que pesa y por lo tanto ejerce presión.

Medición de la presión

La presión se debe únicamente al propio fluido y puede calcularse a partir de → P= W/A = Dh.

Cualquier líquido en un recipiente abierto está sujeto a la presión atmosférica, además de la presión debida a su propio peso, puesto que el líquido es relativamente incompresible.

El primero en enunciar este hecho fue el matemático Blas Pascal y se conoce como Ley de

Pascal, en general, se enuncia como:

Una presión externa aplicada a un fluido contenido se transmite únicamente a través del volumen del líquido.

La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión directamente miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta y presión atmosférica.

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