Centro de presiones LOCALIZACION DEL CENTRO DE PRESIONES

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en algunas situaciones de falta de equilibrio en las que los efectos dinámicos son de poca monta.

Aunque los fluidos obedecen a las mismas leyes físicas que los sólidos, la facilidad con la que cambian de forma hace que sea conveniente estudiar pequeñas porciones en lugar de todo el fluido.

Por eso se remplazan las magnitudes intensivas (que no dependen de la cantidad de materia) la masa se remplaza por la densidad y el peso se remplaza por el peso específico.

Fuerza y presión

Cuando en una situación de equilibrio la fuerza la transmite un sólido, como por ejemplo una soga, el valor de la fuerza no cambia por efecto de la transmisión. Consideremos por ejemplo un cuerpo que cuelga de una polea y se mantienen en equilibrio utilizando una soga. La soga transmite la fuerza sin cambiar su valor: la intensidad de la fuerza que la mano hace sobre la soga es la misma que la que la soga hace sobre el cuerpo.

Sin embargo, cuando la fuerza la transmite un fluido el valor de la fuerza puede cambiar mucho. Para entenderlo podemos recurrir a dos jeringas (sin aguja) de secciones diferentes y un tubo flexible que las conecta. Si llenamos con agua los depósitos de ambas jeringas y el tubo flexible, al empujar uno de los pistones, veremos que la fuerza que hay que hacer en el otro para conseguir el equilibrio es diferente: en el pistón más grueso hay que hacer mayor fuerza.

El hecho de que los fluidos modifiquen el valor de la fuerza al transmitirla, le resta importancia al concepto de fuerza al tratar con fluidos ¿habrá alguna otra magnitud física, en lugar de la fuerza, que no cambie de valor al transmitirse? Sí, es la presión.

En el caso de las jeringas:

F1/ A1 = F2/A2

F1 es la fuerza que el pistón angosto hace sobre el fluido y A1 el área de la sección transversal del pistón angosto, F2 es la fuerza que el fluido hace sobre el pistón grueso y A2 el área de la sección transversal del pistón grueso.

Por eso, conviene introducir la magnitud presión (p) en un fluido como la intensidad de la fuerza que se ejerce, por unidad de área.

Principio fundamental de la hidrostática

El tipo de enlace que hay entre las moléculas de un líquido hace que solo pueda ejercer fuerzas perpendiculares de compresión sobre las paredes del recipiente y sobre la superficie de los objetos sumergidos, sin importar la orientación que adopten esas superficies fronteras del líquido.

La presión se interpreta como la magnitud de la fuerza normal ejercida por unidad de superficie y puede valer distinto en los diferentes puntos del sistema.

Al sumergirnos en agua podemos sentir que la presión aumenta con la profundidad. Nuestros oídos detectan este cambio de presión, pues percibimos que el líquido ejerce una fuerza normal de compresión mayor sobre la membrana del tímpano cuanto más hondo estamos.

La sensación experimentada en una determinada profundidad es la misma, sin que importe la orientación de la cabeza; la presión es una magnitud escalar: no tiene asociada una dirección y un sentido.

En cada punto existe un determinado valor de presión que está en relación con la intensidad de la fuerza que el líquido ejerce perpendicularmente.

Si un fluido está en equilibrio cada porción de él está en equilibrio.

Consideremos una porción cubica del líquido de volumen V sumergida en reposo dentro del cuerpo del líquido y efectuemos el análisis dinámico de este sistema.

Las fuerzas que recibe son de dos tipos:

1 la fuerza gravitatoria ejercida por la tierra (P)

2 la fuerza superficial de contacto ejercida por el fluido circundante correspondiente a la presión del entorno (F sup)

El cubo está en equilibrio por lo que la sumatoria de estas dos fuerzas que recibe es nula. De manera que el fluido circundante ejerce fuerzas superficiales sobre el cubo cuya resultante es una fuerza vertical hacia arriba de igual modulo que el peso del cubo de fluido.

El fluido circundante ejerce fuerzas superficiales perpendiculares de compresión sobre cada una de las seis caras del cubo. La resultante de estas fuerzas superficiales es vertical, por lo que las fuerzas horizontales que se ejercen sobre las caras laterales verticales enfrentadas del cubo se contrarrestan.

Dado que el fluido del entorno ejerce globalmente una fuerza vertical, para simplificar dibujaremos solo las fuerzas superficiales verticales que el cubo recibe sobre las caras horizontales de superficie S.

El carácter distributivo de esas fuerzas está indicado en la figura con varias flechas que se interpretan como fuerza por unidad de área. Para que el peso sea equilibrado por las fuerzas de contacto, la fuerza por unidad de área sobre la cara inferior del cubo debe ser mayor que la fuerza por unidad de área sobre la cara superior.

En definitiva, la presión por debajo del cubo es mayor que por encima: en el seno de un líquido la presión aumenta con la profundidad.

¨La diferencia de presiones entre dos puntos pertenecientes a un mismo líquido en equilibrio, es igual al peso específico del líquido por la diferencia de profundidad¨

Cualquier pared plana que contenga un líquido (muros, compuertas, depósitos, etc.) soporta, en cada uno de sus puntos, una presión que ha sido definida como la altura de la superficie libre del líquido al punto considerado, siempre que se trate de recipientes abiertos, que es el caso más frecuente en aplicaciones hidrostáticas. Por tanto, todas las fuerzas de presión paralelas, cuya magnitud y dirección se conocen, tendrán una resultante que representa el empuje del líquido sobre una superficie plana determinada, cuyo valor y punto de aplicación vamos a determinar

4. ESQUEMA DE LA PRÁCTICA

MATERIALES UTILIZADOS;

Pesas

Termómetro

Flexómetro

Vernier

Jarra (agua)