Densidad y Presión
La densidad es una medida utilizada en física y química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Existen dos tipos de densidades:
- Densidad absoluta: Masa por unidad de volumen.
- Densidad relativa o gravedad específica: Compara la densidad de una sustancia con la del agua.
El peso específico es la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.
La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa. Equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie.
Presión Hidrostática
La presión hidrostática es la presión o fuerza que el peso de un fluido en reposo puede llegar a provocar. Es la presión que experimenta un elemento por el sólo hecho de estar sumergido en un líquido.
Presión Atmosférica
El aire, como toda materia, pesa. La presión atmosférica se define como el peso del aire por unidad de superficie. La presión del aire sobre la superficie de la Tierra varía en diferentes lugares debido a la diferente cantidad de calor que reciben.
- Cuando el aire se eleva, deja abajo un área de baja presión.
- Cuando el aire desciende, empuja con más fuerza sobre la superficie formando áreas de alta presión.
Presión Manométrica
La presión manométrica mide la diferencia entre una presión desconocida y la presión atmosférica. Si la presión absoluta es constante y la presión atmosférica aumenta, la presión manométrica disminuye.
La presión absoluta es la suma de la presión atmosférica y la presión manométrica. Si los cuerpos están inmersos en un líquido, la presión absoluta será la presión atmosférica más la presión hidrostática.
Blaise Pascal y su Contribución a la Mecánica de Fluidos
En 1642, Blaise Pascal inventó la primera máquina de calcular mecánica. También demostró que el nivel de la columna de mercurio de un barómetro lo determina la presión atmosférica circundante.
Una de las contribuciones científicas más importantes de Pascal es el principio de Pascal, que establece que los líquidos transmiten presiones con la misma intensidad en todas las direcciones.
Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático será empujado con una fuerza vertical ascendente igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho cuerpo. Esta fuerza se llama empuje hidrostático o de Arquímedes.
Fluidos en Movimiento (Hidrodinámica)
La hidrodinámica estudia los fluidos en movimiento, considerando los siguientes supuestos:
- Los fluidos pueden ser compresibles o incompresibles. En general, los líquidos son incompresibles.
- La viscosidad de un líquido juega un papel similar al de la fricción en el movimiento de sólidos. En los líquidos ideales, la viscosidad es despreciable.
- El flujo de los líquidos se considera estacionario, es decir, la velocidad del fluido en cualquier punto de un conducto no varía con el tiempo.
Gasto o Caudal
El gasto o caudal es el volumen de líquido que pasa por el área transversal de una tubería o conducto en la unidad de tiempo. El flujo, por otro lado, es la cantidad de masa del líquido que fluye a través de una tubería en un segundo.
Ecuación de Continuidad
La ecuación de continuidad establece que en cualquier sección de un conductor por el que circula un líquido, el producto del área de la sección transversal por la velocidad del fluido es constante.
Principio de Bernoulli
El principio de Bernoulli, formulado por Daniel Bernoulli en 1738, establece que cuando la rapidez de un fluido aumenta, su presión disminuye.
Teorema de Torricelli
El teorema de Torricelli establece que la velocidad que adquiere un líquido para fluir por la apertura de un tanque es igual a la que alcanza un sólido en caída libre al tocar la superficie.