260879279-HIDROSTATICA

Física-Energía
Dr. Jorge A. Olórtegui Yume, Ph.D.
HIDROSTATICA I
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Mecánica
Universidad Privada Cesar Vallejo
1
INTRODUCCION
¿Por qué los tanques elevados en todo Trujillo?
Introducción
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
DENSIDAD
Masa de material por unidad de volumen
m

V
1000 kg / m3  1 g / cm3
 1000 kg / m3  1 g / cm 3
Unidad SI: kg/m3 , también g/cm3
Ejemplos:
H O
2
 Acero  7800 kg / m3  7.8 g / cm 3
 Hg  13600 kg / m3  13.6 g / cm 3
Masas Diferentes,
Densidades iguales.
La clave es el volumen
Llave
Clavo
 Acero
 Acero
780 g
7.80 g
3



7
.
80
g
/
cm
100 cm 3 1 cm 3
Notar:
Introducción
mLlave mClavo


VLlave VClavo
m  V
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
PESO ESPECIFICO
Peso del material por unidad de volumen
P

V
Unidad SI: N/m3
  g
P mg  m 

  g 
V
V
V 
3
3
3
Ejemplos:  H 2O   H 2O  g  1000 kg / m 9.81m / s  9810 N / m




 Acero   Acero  g  7800 kg / m3 9.81m / s 3   76518 N / m3
Peso es la
fuerza con que
la Tierra atrae
a los cuerpos
Llave
PLlave
Introducción
 Hg   Hg  g  13600 kg / m3 9.81m / s 3   133416 N / m3
 Acero
PLlave PClavo


  Acero   Llave  g  Clavo  g
VLlave VClavo
 Acero   Llave  Clavo
Clavo
PClavo
 Acero   Acero  g  76518N / m3
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
PRESION DE UN FLUIDO SOBRE UNA SUPERFICIE (p)
Fuerza por unidad de área del fluido sobre superficie
F
p
A
Unidad SI:
N
 Pa Pascal 
2
m
Observacion
F
p
A
Superficie
arbitraria
Otras Unidades:
1 atm  101325 Pa  760 mm Hg  14.7 psi  1.013 bar
Introducción
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
PRESION DE UN FLUIDO SOBRE UNA SUPERFICIE (p)
Fuerza por unidad de área del fluido sobre superficie
Ejemplo: p  F  400 N  8 N  8 Pa
2
2
A
50m
Significado:
m
5m
•“8N en cada m2”
Superficie
arbitraria
10m
p  8 Pa
Notar:
• Presión es Fuerza distribuida
Introducción


F  pA  8 Pa  50m2  400 N
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
PRESION DE UN FLUIDO SOBRE UNA SUPERFICIE (p)
Fuerza por unidad de área del fluido sobre superficie
F
p
A
F
p
A
 F  dF
p  lím 

dA
A0  A 
Area pequeña dA dentro de un
fluido en reposo
dF
p
dA
ó dF  pdA
Fuerzas normales iguales ejercidas a
ambos lados por el fluido
Introducción
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
PRESION HIDROSTATICA (pH)
Presión en un punto de un fluido debido al peso del
fluido encima de ese punto
pH  gh  h
Unidad SI:
N
 Pa Pascal 
2
m
Deducción: Equilibrio de un diferencial de fluido
 Fy  0
pA   p  dp A  dFG  0
 Adp  dFG  0
h
g
,
Introducción
 Adp  d mg   0
 Adp  d Vg   0
Adp  gdV
Adp   gAdy
dp   gdy
dp
  g
dy
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
PRESION HIDROSTATICA (pH)
Presión en un punto de un fluido debido al peso del
fluido encima de ese punto
Deducción (cont.):
dp   gdy
dp
  g
dy
2
2
y2
1
1
y1
 dp   gdy   g  dy
p2  p1   g  y2  y1 
p2
p  p2  p1   gh
h
g
,
Introducción
p1
y1
y2
Si:
p2  0  p1  gh
 pH 1  gh
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
PRESION TOTAL (pT)
Presión en un punto de un fluido
p  p2  p1   gh
Si:
p2  pext 
p1   pT 1
pext   pT 1   gh
 pT 1  pext  gh
p2
Si: p  p  p
ext
atm
o
h
g
,
Introducción
p1
y1
y2
 pT 1  po  gh
 pH 1  gh
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
CONCLUSIONES: PRESION HIDROTATICA (pH) Y TOTAL (PT)
po
g
,
p
h
p  po  gh
En general:
p  pT
pH  gh
p  po  pH
Introducción
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
CONCLUSIONES: ISOBARAS
po
p1  po  gh1
h1
p2  po  gh2
h2
h3
p3  po  gh3
ISOBARAS : Líneas imaginarias conteniendo puntos con la misma presión
Introducción
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
CONCLUSIONES: ISOBARAS
ISOBARAS : razón para los vasos comunicantes
Introducción
Dr. Jorge A. Olortegui Yume
HIDROSTÁTICA - I
CONCLUSIONES: PRESION HIDROTATICA (pH) Y TOTAL (PT)
p  po  gh
h
Mismo “h”, misma presión
Introducción
Dr. Jorge A. Olortegui Yume