Presión Hidrostática y paradoja hidrostática de Stevin

Investigación

La HIDROSTATICA es la rama de la física que se ocupa del estudio de los líquidos en reposo. El término es en sí mismo elocuente, al referirse a la materia de estudio, expresando “HIDRO” (agua) y “STATICA” reposo o equilibrio.

La influencia en los sectores no adyacentes se ignora. Es probable que Arquímedes no tuviese el concepto de paradoja hidrostática formulado por Stevin, que sostenía que en cualquier punto dado del fluido la presión es una magnitud constante que actúa perpendicularmente sobre cualquier plano que pasa por el punto. Pero con sus métodos

Arquímedes pudo formular proposiciones referentes a la inmersión relativa en un fluido de sólidos menos densos, igualmente densos y más densos que el fluido en el que se sumergen.

Presión Hidrostática como su postulado básico "Consideremos que el fluido es de tal naturaleza que de las partes de él que están al mismo nivel y son adyacentes entre sí, la que es presionada menos es empujada por la que es presionada más y cada una de ellas es empujada por el fluido que está encima de su vertical, todo ello siempre que el fluido no esté comprimido por otra cosa".

Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura del líquido con referencia del punto del que se mida.

Ejemplos

Calcula la presión a una profundidad de 20 metros en el mar sabiendo que la densidad del agua del mar es de 1,03 kg/L.

Aplicamos la expresión  p = d · g · h, antes de nada debemos pasar la densidad del agua de mar a kg/m3, para

 Ello utilizamos factores de conversión:

 

Por tanto:   p = d · g · h = 1030 · 9,8 · 20 = 201880 Pa

Calcula la fuerza que actúa sobre una chapa cuadrada de 10 cm de lado sumergida en agua a una profundidad de 40 cm. Densidad del agua 1000 kg/m3.

Calculamos la presión a esa profundidad: p = d · g · h = 1000 · 9,8 · 0,4 = 3920 Pa y ahora despejamos la fuerza de la ecuación de definición de la presión:                   Þ 

Debemos calcular la superficie de la chapa que como es un cuadrado será  0,1 · 0,1 = 0,01 m2

Y ya podemos calcular la fuerza sobre la chapa  F = p · S = 3920 · 0,01 = 39,2 N

Por: Jesús Omar Martínez Bartolo

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